Φωτεινή ένδειξη LED (Ενεργοποίηση φωτεινότητας): 4 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:38

Σε αυτό το εκπαιδευτικό έγγραφο έχω τεκμηριώσει πώς να χτίσετε μια πινακίδα LED με αισθητήρα σκοταδιού / φωτός και ενσωματωμένο κύκλωμα dimmer PWM.

Βαρέθηκα τα Χριστούγεννα και συγκόλλησα μαζί ένα γρήγορο έργο εμπνευσμένο από τις εισαγωγικές εισαγωγές βίντεο του youtube για το "GreatScott!". Φαντάστηκα να βάλω το δικό μου όνομα στα φώτα, αλλά σκέφτηκα ότι η συγκόλληση ενός LED 150+ παράλληλα δεν είναι τόσο δύσκολο, οπότε σκέφτηκα ότι θα το έκανα λίγο πιο ενδιαφέρον.

Οι πινακίδες LED μου διαθέτουν κύκλωμα ανίχνευσης σκούρου/φωτός για να ανάβουν τη νύχτα και να σβήνουν την ημέρα. Πρόσθεσα επίσης αργότερα ένα κύκλωμα PWM για να ρυθμίσω τη φωτεινότητα των LED (τα LED που είχα στον κάδο απορριμμάτων κατέληξαν να είναι εξαιρετικά φωτεινά: -S). Το μεγαλύτερο μέρος αυτής της κατασκευής προέρχεται από πράγματα που είχα ήδη αντί να προμηθευτώ νέα πράγματα για να εξοικονομήσω χρήματα, οπότε προτού ρωτήσετε γιατί χρησιμοποίησα το εξάρτημα Χ αντί του Υ …… τώρα ξέρετε:-)

Βήμα 1: Έννοιες κυκλώματος

Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τρόποι με τους οποίους μπορούν να δημιουργηθούν κυκλώματα φωτός/σκότους, οι πιο συνηθισμένες μέθοδοι χρησιμοποιούν ένα από τα ακόλουθα κυκλώματα (Και τα τρία χρησιμοποιούν LDR ή αντίσταση που εξαρτάται από το φως στην είσοδό του):

• Χρονοδιακόπτης 555 με τρανζίστορ στην ακίδα 3
• Ένα LDR ως μέρος ενός διαχωριστή τάσης που ενεργοποιεί ένα τρανζίστορ NPN
• Συγκριτής τάσης (op-amp / comparator IC)

Δεδομένου ότι είχα πάρα πολλά διαφορετικά op-amp και συγκριτικά στον κάδο ανταλλακτικών μου, αποφάσισα να χρησιμοποιήσω ένα LM311. Ο συγκριτής απλώς συγκρίνει τις τάσεις εισόδου στις εισόδους του. Η έξοδος είναι υψηλή όταν οι είσοδοι είναι ίδιες/μεγαλύτερες και ή χαμηλές όταν η μία είσοδος είναι χαμηλότερη από την άλλη. Στην περίπτωσή μου όταν η τάση LDR είναι υψηλότερη από την τάση αναφοράς που έχει οριστεί από το ποτενσιόμετρο, η έξοδος τραβιέται ψηλά, ενεργοποιώντας ένα μικρό ρελέ, το οποίο ενεργοποιεί τα LED των ελεγχόμενων φωτεινότητας. Ένας πυκνωτής τοποθετείται στο κύκλωμα για να αποτρέψει την ταχεία εναλλαγή του ρελέ όταν η τάση εισόδου ταλαντεύεται πάνω και κάτω από την τάση αναφοράς. Ένα MOSFET θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί εδώ, αλλά πάλι μου είχαν μείνει πολλά μικρά ρελέ για χρήση, οπότε χρησιμοποίησα ένα από αυτά.

Για το κύκλωμα PWM χρησιμοποίησα τον κλασικό χρονοδιακόπτη 555 αλλάζω την τάση στα LED (βλέπε συνημμένο σχήμα).

Σημείωση: Στο PWM σχηματικό Rload είναι το LED Matrix που θέλετε να ελέγξετε, στη φωτεινότητα το σχηματικό Rload είναι τεχνικά το κύκλωμα PWM σε αυτήν την περίπτωση, αλλά μπορείτε να αλλάξετε το φορτίο άμεσα αν θέλετε.

Βήμα 2: Δημιουργήστε ένα δοκιμαστικό κύκλωμα

Από τα σχήματα έχτισα δοκιμαστικά κυκλώματα σε δύο ξεχωριστές σανίδες ψύξης και δοκιμάστηκα αρχικά χρησιμοποιώντας ένα μόνο LED. Η δεξιά πλευρά είναι ο ανιχνευτής σκούρου/φωτός και η αριστερή πλευρά είναι το κύκλωμα PWM. Το κύκλωμα ανιχνευτή φωτεινότητας ενεργοποιεί/απενεργοποιεί ολόκληρο το κύκλωμα και το κύκλωμα PWM προσαρμόζει την τάση τροφοδοσίας στη μήτρα LED.

Η πρόθεσή μου ήταν να απενεργοποιήσω έναν φορτιστή κινητού τηλεφώνου 5V, 1A μέσω μιας θύρας micro usb breakout. Το κύκλωμα ήταν επιρρεπές σε γρήγορη εναλλαγή κοντά στο σημείο μεταγωγής του (ιδιαίτερα το σούρουπο όταν τα επίπεδα φωτός είναι ενδιάμεσης φωτεινότητας), οπότε τοποθέτησα έναν άσκοπα μεγάλο πυκνωτή 2200uF πέρα από το τρανζίστορ για να κρατήσει την τάση μεταγωγής κατά τη διάρκεια της πτώσης της τάσης. Ανάλογα με την ποσότητα ρεύματος που βυθίζει το φορτίο σας, θα καθορίσει την πραγματική αντίσταση φορτίου και θα αποτελέσει μέρος ενός δικτύου RC με τον πυκνωτή. Ο χρόνος που διατηρεί ο πυκνωτής την τάση φόρτισης μπορεί να βρεθεί χρησιμοποιώντας τον τύπο σταθεράς χρόνου t = R x C. Θα πρέπει να μπορείτε να υπολογίσετε μια κατάλληλη τιμή χρησιμοποιώντας αυτόν τον τύπο. Στην πραγματικότητα, θα πρέπει να διατηρήσετε τα στοιχεία αποθήκευσης ενέργειας όπως πυκνωτές όσο το δυνατόν χαμηλότερα για να ελαχιστοποιήσετε την περιττή κατανάλωση ενέργειας.

Χρησιμοποίησα το Loch-Master για να διαχωρίσω ένα όνομα στο οποίο ήθελα να κολλήσω τα LED των 5mm. Μου αρέσει να χρησιμοποιώ διαμήκη σανίδα λωρίδας 2,54 χιλιοστών (γνωστός και ως μοριοσανίδας). Όλα τα LED συγκολλούνται παράλληλα (αυτό δεν είναι καλή πρακτική, όπου είναι δυνατόν θα πρέπει να περιορίσετε το ρεύμα σε κάθε μεμονωμένο LED με ξεχωριστή αντίσταση).

Βήμα 3: Συναρμολόγηση

Το επόμενο βήμα περιλαμβάνει μια περιττή ποσότητα θερμής κόλλας. Είναι ιδανικό για τεμπέληδες σαν εμένα που θέλουν απλά να ενώσουν τα πράγματα γρήγορα.

Μόλις σχεδίασα το όνομα χρησιμοποιώντας το Loch-master, κόλλησα όλα τα LED παράλληλα. Τόσο τα κυκλώματα PWM όσο και η φωτεινότητα συγκολλήθηκαν σε ένα κομμάτι λωρίδας. Το LDR διαχωρίστηκε από το κύριο κύκλωμα στους αγωγούς πτήσης, έτσι ώστε ο ίδιος ο αισθητήρας να μπορεί να κολληθεί σε μια τρύπα στο μπροστινό μέρος της στεφάνης. Αυτά στη συνέχεια τοποθετήθηκαν σε ένα κομμάτι μονωτικού PVC, το οποίο στη συνέχεια κολλήθηκε στο πίσω μέρος της μήτρας LED.

Γνωρίζοντας τις διαστάσεις της μήτρας LED από το Loch-Master, έφτιαξα μια μαύρη στεφάνη από PVC για να περιβάλλω τη μήτρα LED και να την κάνω να φαίνεται όμορφη. Έφτιαξα ένα πρότυπο για να χωρέσει σε μια σελίδα Α4, ώστε να μπορεί να τυπωθεί σε χαρτί και να τοποθετηθεί πάνω σε μαύρο αφρώδες πάχος 5 mm. Στη συνέχεια κατέγραψα το πρότυπο χρησιμοποιώντας ταινία κάλυψης και έκοψα προσεκτικά τη μέση και τις άκρες με ένα μαχαίρι χειροτεχνίας. Έφτιαξα επίσης ένα αντίστοιχο χωρίς το κόψιμο στη μέση για την πλάτη. Το surround προσφέρθηκε στη συνέχεια μέχρι τη μήτρα LED και απλώς κολλήθηκε. Και τα δύο κυκλώματα κολλήθηκαν στη συνέχεια στο πίσω μέρος της λωρίδας LED (προσέξτε ότι αυτά έχουν διαχωριστεί χρησιμοποιώντας κάποιο PVC).

Τέλος, ένα πίσω πάνελ προστέθηκε χρησιμοποιώντας βίδες Μ3 που εισήχθησαν από το μπροστινό μέρος και μαύρα διαχωριστικά (stand-off) στερεωμένα σε αυτά. Αυτό επέτρεψε το πίσω πλαίσιο να σπειρωθεί από πάνω και να συγκρατηθεί με έξι παξιμάδια Μ3 και ροδέλες.

Βήμα 4: Απολαύστε

Ελπίζω να απολαύσατε αυτό το σποραδικό έργο του Σαββατοκύριακου. Υπάρχουν πολλά περιθώρια βελτίωσης σε αυτό καθώς ήταν λίγο διασκεδαστικό, αλλά ελπίζω να σας ενέπνευσα να φτιάξετε το δικό σας. Θα μπορούσατε να χρησιμοποιήσετε μόνο το κύκλωμα PWM μόνο του και να διαφοροποιήσετε τη φωτεινότητα των LED ανάλογα με τα επίπεδα φωτισμού ανάλογα με την ώρα της ημέρας.

Οι αρχές του κυκλώματος μπορούν να χρησιμοποιηθούν για άλλα δροσερά πράγματα όπως θερμοστάτες (εναλλαγή LDR με θερμίστορ) ή χειριστήρια μεταβλητής ταχύτητας κινητήρα με το κύκλωμα PWM.