Une LED que vous pouvez souffler comme une bougie ! : 5 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Les LED sont conçues pour émettre de la lumière, mais elles constituent également des capteurs étonnamment performants. En utilisant uniquement un Arduino UNO, une LED et une résistance, nous allons construire un anémomètre à LED chaude qui mesure la vitesse du vent et éteint la LED pendant 2 secondes lorsqu'elle détecte que vous soufflez dessus. Vous pouvez l'utiliser pour créer des interfaces à souffle contrôlé, ou même une bougie électronique que vous pouvez souffler !

Matériaux:

Un Arduino UNO (avec câble USB pour se connecter à votre ordinateur)

Une résistance 1/4W 220 ohms (https://www.amazon.com/Projects-25EP514220R-220-Re…)

Une LED jaune 0402 pré-câblée (https://www.amazon.com/Lighthouse-LEDs-Angle-Pre-W…)

En-tête de rupture (https://www.amazon.com/SamIdea-15-Pack-Straight-Co…)

Vous aurez également besoin de:

Un ordinateur pour exécuter l'environnement Arduino

Équipement/compétences de base en soudure

Étape 1: Comment cela fonctionne-t-il ?

Lorsque vous faites passer du courant à travers une LED, sa température augmente. La quantité d'élévation dépend de l'efficacité avec laquelle vous le refroidissez. Lorsque vous soufflez sur une LED chaude, le refroidissement supplémentaire abaisse la température de fonctionnement. Nous pouvons le détecter car la chute de tension directe d'une LED augmente à mesure qu'elle refroidit.

Le circuit est très simple et ressemble beaucoup à la conduite d'une LED. La seule différence est que nous allons ajouter un fil supplémentaire pour mesurer la chute de tension de la LED lorsqu'elle est allumée. Pour bien fonctionner, vous souhaitez utiliser une très petite LED (je suggère d'utiliser une LED à montage en surface 0402) connectée par les fils les plus fins possibles. Cela permettra à la LED de chauffer et de refroidir très rapidement et de minimiser la perte de chaleur à travers les fils. Les changements de tension que nous recherchons ne sont que des millivolts - à la limite de ce qui peut être détecté de manière fiable via les broches analogiques UNO. Si la LED repose sur quelque chose qui évacue la chaleur, il se peut qu'elle ne puisse pas chauffer suffisamment, elle fonctionne donc mieux si elle est en l'air.

Étape 2: Préparez la LED et la résistance pour vous connecter à votre Arduino UNO

Souder des fils extrêmement minces à de très petites LED à montage en surface demande beaucoup d'habileté. Heureusement, vous pouvez simplement acheter des LED 0402 pré-câblées. Ceux-ci sont souvent livrés avec une résistance (recouverte de thermorétractable sur l'image) dimensionnée pour un fonctionnement en 12V. Si c'est ce que vous obtenez, vous devrez couper la résistance. Si vous coupez le tube thermorétractable à côté du renflement de la résistance, vous serez probablement en mesure de retirer le tube restant en laissant un peu de fil dénudé pour le soudage. Si vous venez de couper le fil, vous devrez retirer une petite quantité d'isolant pour pouvoir souder, et compte tenu de l'épaisseur du fil, cela peut être délicat.

Les fils sont beaucoup trop fins pour établir une bonne connexion dans un en-tête Arduino, nous devrons donc les souder à quelque chose de plus gros. J'ai utilisé des broches d'un en-tête détachable pour effectuer les connexions, mais vous pouvez utiliser à peu près n'importe quel morceau de fil de calibre approprié. Le fil arrière (cathode) de la LED est soudé à une seule broche d'en-tête détachable. Le fil rouge (anode) doit être soudé à la résistance coudée comme indiqué. Coupez les fils de la résistance à une longueur égale et soudez-les à deux broches d'en-tête adjacentes, comme indiqué sur la figure.

Étape 3: Connexions

Connectez la LED/résistance comme indiqué sur les figures. Le côté de la résistance connecté au fil LED rouge passe à A0. Ce sera l'endroit où nous mesurons la tension sur la LED en utilisant la capacité d'entrée analogique. L'autre côté de la résistance va à A1, que nous utiliserons comme sortie numérique, en la réglant haut pour allumer la LED. Le fil noir doit être connecté à GND. Toutes les broches Arduino GND peuvent être utilisées.

Étape 4: Coder

Téléchargez le code et ouvrez-le dans l'IDE Arduino. Vous pouvez ensuite le télécharger sur votre Arduino.

Le programme configure d'abord les directions des broches et allume la LED. Il mesure ensuite la chute de tension directe de la LED via une lecture analogique sur la broche A0. Pour améliorer la précision de la mesure, nous lisons la tension 256 fois en succession rapide et additionnons le résultat. (Un tel suréchantillonnage peut augmenter la résolution effective de la conversion afin que nous puissions voir les changements qui sont plus petits que le plus petit pas sur le convertisseur.) Si le tampon de données sensedata est plein, nous comparons la dernière somme à la plus ancienne que nous ayons. stockées dans la mémoire tampon pour voir si un refroidissement récent a augmenté la tension de la LED d'au moins MINJUMP. Si ce n'est pas le cas, nous stockons la somme dans le tampon, mettons à jour le pointeur du tampon et commençons la mesure suivante. Si c'est le cas, nous éteignons la LED pendant 2 secondes, réinitialisons le tampon, puis recommençons le processus.

Pour mieux comprendre ce qui se passe, nous écrivons chaque somme sous forme de données série et utilisons le traceur série de l'IDE Arduino (sous le menu Outils) pour représenter graphiquement la tension de la LED à mesure qu'elle change au fil du temps. N'oubliez pas de régler le débit en bauds sur 250 000 pour qu'il corresponde au programme. Vous pourrez alors voir comment la tension chute lorsque la LED se réchauffe après l'allumage. Cela montrera également à quel point le système est sensible. Une fois la LED éteinte, elle se sera quelque peu refroidie au moment où elle se rallumera, ce que vous verrez comme un saut sur le graphique.

Étape 5: Profitez

Lorsque le code est en cours d'exécution, vous devriez pouvoir éteindre votre LED avec une bouffée d'air rapide. J'ai découvert que je pouvais souffler ma LED à plus d'1 mètre de distance ! Dans certaines pièces, les courants d'air peuvent provoquer de faux déclenchements. Si cela pose problème, vous pouvez réduire la sensibilité de votre système en augmentant MINJUMP. Le traceur série peut vous aider à visualiser la valeur appropriée pour votre application.

Vous pouvez remplacer la LED par une autre de couleur différente. Les LED blanches fonctionnent particulièrement bien. Parce qu'ils ont une chute de tension plus élevée, vous devrez modifier la valeur de résistance pour obtenir le bon courant. Compte tenu de la capacité d'entraînement de l'UNO, visez un courant dans la plage de 10 à 15 mA. Pour une LED blanche, 100 ohms est un bon point de départ.

Parce qu'un UNO a 6 broches d'entrée analogiques, vous pouvez facilement modifier ce code pour prendre en charge 6 anémomètres LED indépendants et chauds ! Cela permet de créer des interfaces simples qui peuvent reconnaître lorsque vous soufflez dans différentes directions. Cela peut être incroyablement utile lors de la création d'interfaces pour les personnes handicapées, de contrôleurs expressifs pour les musiciens, ou même pour des gâteaux d'anniversaire avec de nombreuses bougies électroniques !

Enfin, si vous avez fini par utiliser cette technique pour faire quelque chose de cool, laissez un commentaire ci-dessous !