The GoodNightLight: um circuito de luz noturna simples: 5 etapas

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

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Sobre: Estudante de graduação na Purdue University, engenheiro biomédico, entusiasta da eletrônica, educador, tentando aprender um pouco sobre engenharia e programação. Mais sobre ohoilett »

Olá a todos, Eu ensino um curso de Bioinstrumentação para alunos do ensino médio no inverno como parte do Purdue GERI (Gifted Education Resource Institute). Neste curso, apresento aos alunos noções básicas de circuitos e como usamos os circuitos em Engenharia Biomédica. Descobri que a luz noturna é um bom circuito introdutório para alunos que estão aprendendo eletrônica. Inclui alguns componentes básicos como resistores e LEDs. Também inclui um componente mais intermediário, ou seja, o amplificador operacional e um sensor útil, ou seja, um fotorresistor. O mecanismo do circuito mostra aos alunos como podemos usar circuitos para interagir com o mundo exterior e produzir algum tipo de saída. Nesse caso, a luz noturna liga quando os níveis de luz ambiente diminuem e desliga quando os níveis de luz ambiente aumentam. Todo mundo adora ver os LEDs ligando e desligando automaticamente. Eu disse aos pais que postaria as várias lições online (e estou alguns meses atrasado em o_O), então aqui vou eu com a primeira! Espero que você goste do meu Instructable for the GoodNightLight.

Etapa 1: fotoresistor ou resistor dependente de luz (LDR)

Um fotorresistor é um componente simples que muda a resistência com a luz incidente. O resistor contém materiais fotossensíveis que fazem com que a resistência do material diminua com o aumento da luz (mais luz). Por outro lado, a resistência do material aumenta com a diminuição da luz (fica mais escuro). O fotossensor é responsável por detectar mudanças na luz ambiente, que irá acionar a luz noturna. Sinta-se à vontade para medir a resistência do fotorresistor com um multímetro para ver como sua resistência muda quando você cobre e descobre o fotorresistor com o dedo ou outro objeto opaco.

Etapa 2: Divisor de Tensão

Um divisor de tensão é uma forma simples de interface com um transdutor resistivo, que é um componente que converte uma forma de energia em resistência. Neste circuito, nosso transdutor resistivo é nosso fotorresistor. Um divisor de tensão é composto por dois resistores em série (conectados um após o outro). Uma fonte de tensão, como uma bateria, é conectada a um dos resistores no divisor e o outro resistor é conectado ao aterramento. A equação para um divisor de tensão é a seguinte: Vout = Vin * R2 / (R2 + R1)

Como podemos ver na equação, R1 e R2 determinam diretamente a saída do divisor de tensão. Examinando a equação um pouco mais adiante, vemos que à medida que R2 aumenta, Vout se aproxima de Vin. Mencionamos em nossa etapa anterior que a resistência do fotorresistor aumenta com a diminuição da luz ambiente. Colocaremos nosso fotorresistor na posição R2 deste divisor de tensão.

Etapa 3: Comparador e LED de saída

Um comparador é um circuito simples que compara duas tensões. Se a tensão na entrada não inversora (a entrada do amplificador operacional com o sinal "+") for maior do que a tensão na entrada inversora (a entrada do amplificador operacional com o sinal "-"), a saída de o comparador ligará o LED. Se o oposto for verdadeiro, a saída do comparador desligará o LED. Se você nunca usou LEDs antes, saiba que eles acendem quando uma pequena corrente passa por eles. Saiba mais sobre LEDs neste excelente Instructable.

Para nosso comparador, usaremos um amplificador LM324. O LM324 é um amplificador quádruplo, o que significa que possui 4 amplificadores integrados em um único pacote. Só precisaremos de um dos 4 amplificadores. Conecte o LM324 conforme mostrado no esquema.

Etapa 4: conclusões e reflexões finais

Neste instrutível, experimentei simplesmente ligar um LED com quantidades variáveis de luz ambiente. Por favor, use sua criatividade para transformá-lo em uma verdadeira "luz noturna".

Etapa 5: solução de problemas

1. Neste Instructable, eu recomendei adicionar um resistor de 10k em série com seu fotorresistor. Dependendo da resistência "nominal" de seu fotorresistor, pode ser necessário alterar o resistor de 10k para outro. Eu recomendaria medir a resistência do fotorresistor com seu multímetro quando seu fotorresistor for exposto ao ambiente e quando o sensor estiver coberto por algum objeto estranho. Você deseja escolher um resistor em série que seja maior do que a resistência do fotorresistor quando exposto à luz ambiente, mas menor do que a resistência do fotorresistor quando coberto. Por exemplo, para o fotorresistor que usei, sua resistência quando exposto à luz ambiente era de cerca de 8k. Quando cobri o fotorresistor com o dedo, sua resistência aumentou para 48k.

2. Certifique-se de conectar os divisores de tensão às entradas adequadas do amplificador operacional. Preste muita atenção às conexões na Etapa 3.

3. Desconfie da polaridade do LED. A perna mais curta é "negativa" e deve se conectar ao aterramento.