Le GoodNightLight : un circuit de veilleuse simple : 5 étapes

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

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À propos: Étudiant diplômé à l'Université Purdue, ingénieur biomédical, passionné d'électronique, éducateur, essayant d'en apprendre un peu plus sur l'ingénierie et la programmation En savoir plus sur ohoilett »

Bonjour à tous, Je donne un cours de Bioinstrumentation pour les collégiens en hiver dans le cadre du Purdue GERI (Gifted Education Resource Institute). Dans ce cours, je présente aux étudiants les bases des circuits et comment nous utilisons les circuits en génie biomédical. J'ai découvert qu'une veilleuse est un bon circuit d'introduction pour les étudiants qui apprennent l'électronique. Il comprend quelques composants de base comme des résistances et des LED. Il comprend également un composant plus intermédiaire, à savoir l'amplificateur opérationnel et un capteur utile, à savoir une photorésistance. Le mécanisme du circuit montre aux élèves comment nous pouvons utiliser des circuits pour interagir avec le monde extérieur et produire une sorte de sortie. Dans ce cas, la veilleuse s'allume lorsque les niveaux de lumière ambiante diminuent et s'éteint lorsque les niveaux de lumière ambiante augmentent. Tout le monde aime voir les LED s'allumer et s'éteindre automatiquement. J'ai dit aux parents que je mettrais les différentes leçons en ligne (et j'ai quelques mois de retard sur o_O) alors me voilà avec la première ! J'espère que vous apprécierez mon Instructable pour le GoodNightLight.

Étape 1: Photorésistance ou résistance dépendant de la lumière (LDR)

Une photorésistance est un composant simple qui change de résistance avec la lumière incidente. La résistance contient des matériaux photosensibles qui font diminuer la résistance du matériau avec l'augmentation de la lumière (plus de lumière). A l'inverse, la résistance du matériau augmente avec la diminution de la lumière (il s'assombrit). Le photocapteur est chargé de détecter les changements de lumière ambiante, ce qui actionnera la veilleuse. N'hésitez pas à mesurer la résistance de la photorésistance avec un multimètre pour voir comment sa résistance change lorsque vous couvrez et découvrez la photorésistance avec votre doigt ou un autre objet opaque.

Étape 2: Diviseur de tension

Un diviseur de tension est un moyen simple d'interfacer avec un transducteur résistif, qui est un composant qui traduit une forme d'énergie en une résistance. Dans ce circuit, notre transducteur résistif est notre photorésistance. Un diviseur de tension est composé de deux résistances en série (connectées l'une après l'autre). Une source de tension, comme une batterie, est connectée à l'une des résistances du diviseur et l'autre résistance est connectée à la terre. L'équation d'un diviseur de tension est la suivante: Vout = Vin*R2 / (R2 + R1)

Comme nous pouvons le voir dans l'équation, R1 et R2 déterminent directement la sortie du diviseur de tension. En examinant un peu plus l'équation, nous voyons qu'à mesure que R2 augmente, Vout se rapproche de Vin. Nous avons mentionné dans notre étape précédente que la résistance de la photorésistance augmente avec la diminution de la lumière ambiante. Nous allons placer notre photorésistance dans la position R2 de ce diviseur de tension.

Étape 3: Comparateur et LED de sortie

Un comparateur est un circuit simple qui compare deux tensions. Si la tension à l'entrée non inverseuse (l'entrée de l'ampli op avec le signe "+") est supérieure à la tension à l'entrée inverseuse (l'entrée de l'ampli op avec le signe "-"), la sortie de le comparateur allumera la LED. Si le contraire est vrai, la sortie du comparateur éteindra la LED. Si vous n'avez jamais utilisé de LED auparavant, sachez qu'elles s'allument lorsqu'un petit courant les traverse. En savoir plus sur les LED de cet excellent Instructable.

Pour notre comparateur, nous utiliserons un amplificateur LM324. Le LM324 est un amplificateur quad, ce qui signifie qu'il dispose de 4 amplificateurs intégrés dans un seul boîtier. Nous n'aurons besoin que d'un des 4 amplificateurs. Câblez le LM324 comme indiqué sur le schéma.

Étape 4: Conclusions et réflexions finales

Dans ce instructable, j'ai fait une démonstration en allumant simplement une LED avec des quantités changeantes de lumière ambiante. Veuillez utiliser votre créativité pour en faire une véritable "veilleuse".

Étape 5: Dépannage

1. Dans ce Instructable, j'ai recommandé d'ajouter une résistance de 10k en série avec votre photorésistance. En fonction de la résistance "nominale" de votre photorésistance, vous devrez peut-être changer la résistance de 10k pour autre chose. Je recommanderais de mesurer la résistance de la photorésistance avec votre multimètre lorsque votre photorésistance est exposée à la température ambiante et lorsque le capteur est recouvert par un objet étranger. Vous souhaitez choisir une résistance en série supérieure à la résistance de la photorésistance lorsqu'elle est exposée à la lumière ambiante, mais inférieure à la résistance de la photorésistance lorsqu'elle est recouverte. Par exemple, pour la photorésistance que j'ai utilisée, sa résistance lorsqu'elle est exposée à la lumière ambiante était d'environ 8k. Lorsque j'ai recouvert la photorésistance avec mon doigt, sa résistance est passée à 48k.

2. Assurez-vous que vous connectez les diviseurs de tension aux entrées appropriées de l'ampli op. Portez une attention particulière aux connexions à l'étape 3.

3. Faites attention à la polarité de la LED. La jambe la plus courte est "négative" et doit se connecter à la terre.