Um LED que você pode apagar como uma vela !: 5 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Os LEDs são projetados para emitir luz, mas também são sensores com capacidade surpreendente. Usando apenas um Arduino UNO, um LED e um resistor, construiremos um anemômetro de LED quente que mede a velocidade do vento e desliga o LED por 2 segundos quando detecta que você está soprando nele. Você pode usar isso para criar interfaces controladas pela respiração, ou até mesmo uma vela eletrônica que você pode apagar!

Materiais:

Um Arduino UNO (com cabo USB para conectar ao seu computador)

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

Um LED amarelo 0402 pré-cabeado (https://www.amazon.com/Lighthouse-LEDs-Angle-Pre-W…)

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

Você também precisará de:

Um computador para executar o ambiente Arduino

Equipamento / habilidades básicas de solda

Etapa 1: Como isso funciona?

Quando você passa a corrente por um LED, sua temperatura aumenta. A quantidade de aumento depende da eficácia com que você o está resfriando. Quando você acende um LED quente, o resfriamento extra diminui a temperatura de funcionamento. Podemos detectar isso porque a queda de tensão direta de um LED aumenta à medida que esfria.

O circuito é muito simples e se parece muito com um LED. A única diferença é que adicionaremos um fio extra para medir a queda de tensão do LED enquanto ele estiver ligado. Para funcionar bem, você deve usar um LED muito pequeno (sugiro usar um LED de montagem em superfície 0402) conectado pelos fios mais finos possíveis. Isso permitirá que o LED aqueça e resfrie muito rapidamente e minimiza a perda de calor pelos fios. As mudanças de tensão que estamos procurando são apenas milivolts - no limite do que pode ser detectado com segurança por meio dos pinos analógicos UNOs. Se o LED estiver apoiado em algo que conduza o calor, pode não ser capaz de aquecer o suficiente, por isso funciona melhor se estiver no ar.

Etapa 2: Prepare o LED e o resistor para conectar ao seu Arduino UNO

Soldar fios extremamente finos em LEDs de montagem em superfície muito pequenos exige bastante habilidade. Felizmente, você pode simplesmente comprar 0402 LEDs pré-cabeados. Freqüentemente, eles vêm com um resistor (coberto por termorretrátil na imagem) dimensionado para operação de 12V. Se for isso que você obtiver, será necessário desligar o resistor. Se você cortar o tubo termorretrátil próximo à protuberância do resistor, provavelmente será capaz de puxar o tubo restante, deixando um fio de fio exposto para soldar. Se você acabou de cortar o fio, precisará remover uma pequena parte do isolamento para poder soldar e, dada a espessura do fio, isso pode ser complicado.

Os fios são muito finos para fazer uma boa conexão em um conector Arduino, então precisaremos soldá-los em algo mais gordo. Usei pinos de um cabeçalho separável para fazer as conexões, mas você pode usar qualquer pedaço de fio de bitola apropriada. O fio posterior (cátodo) do LED é soldado a um único pino conector separável. O fio vermelho (ânodo) deve ser soldado ao resistor dobrado, conforme mostrado. Apare os fios do resistor para comprimentos iguais e solde-os em dois pinos adjacentes, conforme mostrado na figura.

Etapa 3: conexões

Conecte o LED / resistor conforme mostrado nas figuras. O lado do resistor conectado ao fio do LED vermelho vai para A0. É aqui que medimos a tensão no LED usando a capacidade de entrada analógica. O outro lado do resistor vai para A1, que usaremos como saída digital, configurando-o alto para ligar o LED. O fio preto deve ser conectado ao GND. Qualquer um dos pinos GND do Arduino pode ser usado.

Etapa 4: Código

Baixe o código e abra-o no IDE do Arduino. Você pode então fazer o upload para o seu Arduino.

O programa primeiro configura as direções dos pinos e acende o LED. Em seguida, ele mede a queda de tensão direta do LED por meio de um analogRead no pino A0. Para melhorar a precisão da medição, lemos a tensão 256 vezes em rápida sucessão e somamos o resultado. (Oversampling como este pode aumentar a resolução efetiva da conversão para que possamos ver as mudanças que são menores do que a menor etapa no conversor.) Se o buffer de dados sensedata estiver cheio, comparamos a soma mais recente com a mais antiga que temos armazenado no buffer para ver se um resfriamento recente aumentou a tensão do LED em pelo menos MINJUMP. Caso contrário, armazenamos soma no buffer, atualizamos o ponteiro do buffer e iniciamos a próxima medição. Em caso afirmativo, desligamos o LED por 2 segundos, zeramos o buffer e, em seguida, iniciamos o processo novamente.

Para entender melhor o que está acontecendo, escrevemos cada soma como dados seriais e usamos o Plotter Serial do IDE do Arduino (no menu Ferramentas) para representar graficamente a tensão do LED conforme ela muda ao longo do tempo. Lembre-se de definir a taxa de transmissão para 250000 para corresponder ao programa. Você poderá então ver como a tensão cai conforme o LED aquece após ser ligado. Isso também mostrará o quão sensível é o sistema. Depois que o LED for disparado, ele terá esfriado um pouco no momento em que for ligado novamente, o que você verá como um salto no gráfico.

Etapa 5: Divirta-se

Quando o código está sendo executado, você deve ser capaz de apagar o LED com um sopro rápido de ar. Descobri que posso apagar meu LED a mais de 1 metro de distância! Em algumas salas, as correntes de ar podem causar disparos falsos. Se isso for um problema, você pode diminuir a sensibilidade do seu sistema aumentando o MINJUMP. O plotter serial pode ajudá-lo a visualizar qual pode ser um valor adequado para sua aplicação.

Você pode substituir o LED por um de cor diferente. LEDs brancos funcionam particularmente bem. Como eles têm uma queda de tensão maior, você precisará alterar o valor da resistência para obter a corrente correta. Dada a capacidade de acionamento do UNO, atire para uma corrente na faixa de 10-15mA. Para um LED branco, 100 ohms é um bom ponto de partida.

Como um UNO tem 6 pinos de entrada analógica, você pode facilmente modificar este código para suportar 6 anemômetros de LED quentes independentes! Isso torna possível construir interfaces simples que podem reconhecer quando você está soprando em direções diferentes. Isso pode ser extremamente útil ao construir interfaces para deficientes físicos, controladores expressivos para músicos ou até mesmo para bolos de aniversário com muitas velas eletrônicas!

Por fim, se você acabou usando essa técnica para fazer algo legal, deixe um comentário abaixo!