Λωρίδα LED με αισθητήρα κίνησης με χρονοδιακόπτη: 6 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

Γεια σε όλους! Είμαι πολύ χαρούμενος που γράφω ένα άλλο διδακτικό τώρα. Αυτό το έργο προέκυψε όταν ήρθα σε επαφή με έναν συνάδελφο εκπαιδευτικό (?!) (David @dducic) πριν από αρκετούς μήνες ζητώντας βοήθεια σχεδιασμού.

Ορίστε λοιπόν η αρχική προδιαγραφή: "Θα μπορούσα πραγματικά να χρησιμοποιήσω κάποια βοήθεια με έναν φωτισμό κάτω από το κρεβάτι που φτιάχνω για τους ηλικιωμένους γονείς μου. Με λίγα λόγια, θέλω να χρησιμοποιήσω δύο αισθητήρες PIR και δύο λωρίδες LED-ένα σετ για κάθε πλευρά του κρεβατιού-που ενεργοποιείται όταν ο αντίστοιχος αισθητήρας PIR σβήσει. Θα προτιμούσα να έχω μία πηγή ενέργειας που να τροφοδοτεί και τα δύο ". Και από τις επόμενες συνομιλίες μας: "Οι ανάγκες μου είναι πολύ απλές με το έργο - με λίγα λόγια: - Όταν είτε η μαμά είτε ο μπαμπάς μου έβαζαν τα πόδια τους στο έδαφος από το κρεβάτι, θα ενεργοποιούσε έναν αισθητήρα κίνησης από την αντίστοιχη πλευρά του κρεβάτι, ανάβοντας τα φώτα. Οραματίζομαι ένα σύστημα που θα έχει έναν αισθητήρα σε κάθε πλευρά του κρεβατιού και μία λωρίδα LED κάτω από κάθε πλευρά του κρεβατιού που συνδέεται με τον αντίστοιχο αισθητήρα του. - Θα ήθελα να έχουν τα φώτα αναμμένα για τουλάχιστον 5 λεπτά ώστε να έχουν χρόνο να σηκωθούν, να κάνουν τη δουλειά τους και να επιστρέψουν στο κρεβάτι με τα φώτα ακόμη αναμμένα. - Όσον αφορά τα LED, αγόρασα μερικά απλά ζεστά λευκά φώτα (3000K) και δεν προβλέπω την ανάγκη να έχω τα LED αλλάζουν χρώμα ». Από αυτό, σχεδίασα και πρωτοτύπησα ένα κύκλωμα που θα μπορούσε να επιτύχει τις παραπάνω προδιαγραφές και ο David έχει δουλέψει στην αναπαραγωγή του κυκλώματος στην πλευρά του κόσμου και στην τελική εγκατάσταση στο σπίτι των γονιών του! Ελπίζω να το απολαύσετε όλοι αυτό! Δείτε το συνημμένο βίντεο για το τελικό κύκλωμα δοκιμής με χρονόμετρο 12 δευτερολέπτων και την τελική εγκατάσταση του Ντέιβιντ που ενεργοποιείται στο σπίτι των γονιών του.

Βήμα 1: Συγκεντρώστε τα υλικά σας

Απαιτούμενα εργαλεία:

Συγκολλητικό σίδερο

Απογυμνωτές καλωδίων

Πλευρικά κοπτικά

Μεταλλικός χάρακας

Μαχαίρι χόμπι

Πολύμετρο

Απαιτούμενα μέρη:

Χρονόμετρο 1 * 555

1 * TIP 102 τρανζίστορ

1 * Πυκνωτής 5600 uF

1 * Πυκνωτής 10 nF

1 * Resistor 10 kohm

1 * Resistor 5.1 kohm

1 * Resistor 47 kohm

1 * PIR Sensor

1 * 3 ακροδέκτης JST για αισθητήρα στην πλακέτα

2 * 2 ακροδέκτης JST για τροφοδοσία και λωρίδα LED για επιβίβαση

Υποδοχή JST 2 * 2 ακίδων για καλωδίωση λωρίδας LED και καλωδίωση ισχύος

7 * πρεσαρισμένα καλώδια JST (επιλέξτε ένα μήκος - δύο καλώδια για ισχύ, δύο για λωρίδα LED, 3 για τον αισθητήρα PIR) https://www.digikey.com/products/en/cable-assembli… - ή εάν είναι βολικό να φτιάξετε τα δικά σας καλώδια και να έχετε τα διαθέσιμα βύσματα και πτυχώσεις, φτιάξτε τα δικά σας!

1 * Veroboard

Μονόχρωμη λωρίδα LED 1 * 12V της επιλογής σας (π.χ.

Τροφοδοτικό 1 * 12V με βύσμα αρσενικού βαρελιού, η βαθμολογία ισχύος θα διαφέρει ανάλογα με το τι λωρίδα LED και το μήκος που χρησιμοποιείτε (π.χ. https://www.ebay.com.au/itm/5M-3528-SMD-Cool-Warm …

Σύρμα για συγκόλληση

Κόλλα μετάλλων

Συρρίκνωση θερμότητας

1* ακροδέκτης βιδωτού γρύλου ΑΡΣΕΝΙΚΟΥ

2 * ακροδέκτης βιδωτού βύσματος ΓΥΝΑΙΚΕΙΑ

Βήμα 2: Δοκιμάστε τη λωρίδα LED

Είναι καλή πρακτική να ελέγξετε ότι όλα τα ηλεκτρονικά σας λειτουργούν πριν τα συνδυάσετε όλα. Πάρτε λοιπόν τη λωρίδα led και συνδέστε την στον προσαρμογέα ρεύματος χρησιμοποιώντας την παρεχόμενη υποδοχή κάννης (αν την έχετε με τη λωρίδα LED) και ελπίζουμε ότι τα LED θα ανάψουν. Είναι αυτονόητο, αλλά βεβαιωθείτε ότι συνδέετε το θετικό με το θετικό και το αρνητικό με το αρνητικό…

Βήμα 3: Δοκιμάστε τον αισθητήρα PIR

Και πάλι, η δοκιμή των εξαρτημάτων σας πριν τα χρησιμοποιήσετε στην τελική εφαρμογή τους είναι καλή ιδέα. Σε αυτό το βήμα, θα χρειαστεί να προετοιμάσετε τον αισθητήρα, ώστε να μπορείτε να συνδεθείτε εύκολα σε αυτόν χρησιμοποιώντας τα μέρη που απαριθμούσα σε προηγούμενο βήμα. Ο σύνδεσμος 3 ακίδων που συνοδεύει ο αισθητήρας PIR είναι διαφορετικός από αυτόν που συνήθως μου αρέσει να χρησιμοποιώ, οπότε θα πρότεινα να το αντικαταστήσω ξεκολλώντας τα παρεχόμενα καλώδια και επανασυγκολλώντας τα 3 προ-πτυχωμένα JST. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε την κεφαλίδα JST 3 ακίδων για να εντοπίσετε την πλευρά πτύχωσης JST των καλωδίων. Το σύνολο πρέπει να μοιάζει με τις συνημμένες εικόνες. Σημειώστε ότι εδώ, το BLACK είναι SIGNAL, το BROWN είναι GROUND, το RED είναι +12V.

Για να δοκιμάσετε τον αισθητήρα, απλώς συνδέστε τη δύναμη και τη γείωση και χρησιμοποιήστε ένα πολύμετρο για να ελέγξετε την ακίδα σήματος. Όταν ενεργοποιηθεί, πρέπει να τραβηχτεί στο έδαφος. Όταν δεν ενεργοποιείται, θα πρέπει να δείτε μια τάση, δηλαδή να μην είναι γειωμένη. Όταν ενεργοποιείτε αυτούς τους τύπους αισθητήρων, θα πρέπει να περιμένετε μερικά δευτερόλεπτα για να επιτρέψετε στον αισθητήρα να λάβει μια βασική ένδειξη της ακίνητης αίθουσας. Εάν κάτι μετακινηθεί μετά την περίοδο "βαθμονόμησης", τότε ο αισθητήρας θα ενεργοποιηθεί και ο πείρος σήματος εξόδου θα είναι χαμηλής λογικής (γειωμένος).

Βήμα 4: Πρώτα ρυθμίστε το κύκλωμα σε ένα Breadboard

Πριν προχωρήσετε και κολλήσετε το πρωτότυπο του σκάφους σας, θα πρέπει να δοκιμάσετε τα πάντα στο ψωμί. Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο, ώστε να μπορείτε να επιλέξετε τις τιμές σας R3 και C2 που καθορίζουν το χρονικό όριο "timeout" και επομένως πόσο καιρό θα παραμείνει αναμμένη η λωρίδα LED.

Ορισμένες βασικές πληροφορίες για το πώς λειτουργεί ολόκληρο το κύκλωμα σχετίζονται κυρίως με το χρονόμετρο 555 που λειτουργεί ως μονοσταθερός δονητής. Εάν δεν είστε εξοικειωμένοι με το χρονόμετρο 555 και θέλετε να μάθετε περισσότερα, μπορείτε να βρείτε μια χρήσιμη σελίδα εδώ: https://www.electronics-tutorials.ws/waveforms/555… που εξηγεί τις διαφορετικές λειτουργίες στις οποίες μπορεί να λειτουργήσει το 555. Όπως ανέφερα, για αυτό το κύκλωμα το έχω ρυθμίσει σε λειτουργία Monostable, πράγμα που σημαίνει ότι όταν εφαρμόζεται χαμηλός παλμός (δηλαδή GND) στην είσοδο σκανδάλης, η έξοδος θα οριστεί σε υψηλή (δηλαδή 12V) για το χρονικό διάστημα που καθορίζεται κατά R3 και C2 χρησιμοποιώντας την εξίσωση:

χρόνος (δευτερόλεπτα) = 1.1*R3*C2

Για σκοπούς δοκιμών, είναι καλή ιδέα να επιλέξετε τιμές R3 και C2 που επιτρέπουν τη λωρίδα LED να είναι ενεργοποιημένη για μικρό χρονικό διάστημα, ώστε να μην χρειάζεται να περιμένετε για πάντα για να μάθετε εάν το κύκλωμά σας λειτουργεί σωστά. Στο συνημμένο βίντεο, έχω ρυθμίσει το χρονόμετρο για περίπου 12 δευτερόλεπτα. Στο συνημμένο διάγραμμα κυκλώματος, ο χρονοδιακόπτης διαμορφώνεται για περίπου 5 λεπτά (χρόνος = 1,1* 47 000* 0,0056 = 289 δευτερόλεπτα).

Ευτυχώς, ο αισθητήρας PIR που επέλεξα βγάζει χαμηλό σήμα (δηλαδή GND) όταν ο αισθητήρας έχει ενεργοποιηθεί. Ως αποτέλεσμα, η είσοδος σκανδάλης του χρονοδιακόπτη 555 συνδέεται απευθείας με τον αισθητήρα PIR. Στην έξοδο, ωστόσο, απαιτείται ένα τρανζίστορ για να ενεργοποιήσει την τροφοδοσία στη λωρίδα LED, αφού ο χρονοδιακόπτης 555 μπορεί να παράγει μόνο μια περιορισμένη ποσότητα ρεύματος, η οποία δεν θα ήταν αρκετή για να οδηγήσει ένα μεγάλο μήκος λωρίδας LED.

Βήμα 5: Solder Up the Circuit on a Veroboard

Πάρτε το τελικό σχέδιο κυκλώματος από το προηγούμενο βήμα και συγκολλήστε τον πίνακα. Το μόνο πράγμα που πραγματικά πρέπει να θυμάστε εδώ είναι να κόψετε τα κομμάτια στο πίσω μέρος του πίνακα όπου βρίσκεται το χρονόμετρο 555, αλλιώς οι αντίθετες ακίδες θα βραχυκυκλωθούν, κάτι που σίγουρα δεν είναι αυτό που θέλετε!

Συνδέστε τα πάντα και δώστε μια δοκιμή στο κύκλωμα! Εάν όλα πήγαν καλά, το κύκλωμά σας θα πρέπει να λειτουργεί ακριβώς όπως στη διαμόρφωση του breadboard. Δείτε το συνημμένο βίντεο του τελικού κυκλώματος δοκιμής μου. Ο χρονοδιακόπτης είναι ενεργοποιημένος μόνο για 12 δευτερόλεπτα, ο οποίος είναι βολικός για την επίδειξη της λειτουργικότητας του κυκλώματος.

Βήμα 6: Τοποθετήστε τη λωρίδα LED και τον αισθητήρα

Η αρχική προδιαγραφή για αυτό το έργο ήταν να έχει τοποθετηθεί η λωρίδα LED και ο αισθητήρας για φωτισμό κάτω από το κρεβάτι, αλλά προφανώς, αυτό μπορεί να τοποθετηθεί οπουδήποτε νομίζετε ότι θα ήταν βολικό να έχετε χρονικό φωτισμό LED!