Sinal LED de iluminação (brilho ativado): 4 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Neste instrutível, documentei como construir um sinal de LED com um sensor de escuridão / luz e um circuito de dimmer PWM embutido.

Fiquei entediado com o Natal e juntei um projeto rápido inspirado no vídeo de introdução do youtube para "GreatScott!". Eu imaginei colocar meu próprio nome em luzes, mas pensei que soldar mais de 150 LEDs em paralelo não era tão desafiador, então pensei em torná-lo um pouco mais interessante.

Meus sinais de LED têm um circuito de detecção de escuro / luz para ligar à noite e desligar durante o dia. Mais tarde, também adicionei um circuito PWM para ajustar o brilho do LED (os LEDs que eu tinha na minha lixeira ficaram super brilhantes: -S). A maior parte desta construção é de coisas que eu já tinha, em vez de buscar coisas novas para economizar dinheiro, então antes que você pergunte por que usei o componente X em vez de Y … agora você sabe:-)

Etapa 1: conceitos de circuito

Existem muitas maneiras diferentes de construir circuitos de luz / escuridão, os métodos mais comuns usam um dos seguintes circuitos (todos os três usam um LDR ou resistor dependente de luz em sua entrada):

• Um temporizador 555 com um transistor no pino 3
• Um LDR como parte de um divisor de tensão que aciona um transistor NPN
• Um comparador de tensão (op-amp / comparador IC)

Como eu tinha muuuuito diversos amplificadores operacionais e comparadores no meu compartimento de peças, decidi usar um LM311. O comparador simplesmente compara as tensões de entrada em suas entradas. A saída é alta quando as entradas são iguais / maiores e ou baixa quando uma entrada é menor que a outra. No meu caso, quando a tensão do LDR é superior à tensão de referência definida pelo potenciômetro, a saída é elevada, ativando um pequeno relé, que ativa os LEDs de brilho controlado. Um capacitor é colocado no circuito para evitar comutação rápida do relé quando a tensão de entrada está oscilando acima e abaixo da tensão de referência. Um MOSFET poderia ser usado aqui, mas novamente eu tinha muitos pequenos relés restantes para usar, então usei um deles.

Para o circuito PWM, usei o temporizador clássico 555 para variar a tensão dos LEDs (consulte o esquema em anexo).

Nota: No esquema PWM, Rload é a matriz de LED que você deseja controlar; no esquema de brilho, Rload é tecnicamente o circuito PWM neste caso, mas você pode alternar a carga diretamente, se desejar.

Etapa 2: construir um circuito de teste

A partir dos esquemas, construí circuitos de teste em duas placas de ensaio separadas e testei inicialmente usando um único LED. O lado direito é o detector de claro / escuro e o lado esquerdo é o circuito PWM. O circuito detector de brilho liga / desliga todo o circuito e o circuito PWM ajusta a tensão de alimentação para a matriz de LED.

Minha intenção era desligar um carregador de celular 5V, 1A por meio de um conector micro usb breakout. O circuito estava sujeito a comutação rápida perto de seu ponto de comutação (particularmente ao anoitecer, quando os níveis de luz são de um brilho intermediário), então coloquei um capacitor de 2200uF desnecessariamente grande no transistor para manter a tensão de comutação durante quedas de tensão. Dependendo da quantidade de corrente que sua carga afunda irá determinar sua resistência de carga efetiva e, portanto, faz parte de uma rede RC com o capacitor. A quantidade de tempo que o capacitor mantém a tensão de carga pode ser encontrada usando a fórmula da constante de tempo t = R x C. Você deve ser capaz de calcular um valor adequado usando esta fórmula. Na realidade, você deve manter os componentes de armazenamento de energia, como capacitores, o mais baixo possível para minimizar o consumo desnecessário de energia.

Usei Loch-Master para definir um nome ao qual queria soldar meus LEDs de 5 mm. Eu gosto de usar strip-board longitudinal de passo de 2,54 mm (também conhecido como veroboard). Todos os LEDs são soldados em paralelo (esta não é uma boa prática, onde possível, você deve limitar a corrente para cada LED individual com um resistor separado).

Etapa 3: Montagem

A etapa a seguir envolve uma quantidade desnecessária de cola quente. É perfeito para pessoas preguiçosas como eu, que querem apenas juntar as coisas rapidamente.

Depois de traçar o nome usando Loch-master, soldei todos os LEDs em paralelo. Ambos os circuitos PWM e brilho foram soldados em uma peça de stripboard. O LDR foi separado do circuito principal em condutores suspensos para que o próprio sensor pudesse ser colado em um orifício na frente da moldura. Em seguida, eles foram montados em um pedaço de PVC isolante, que foi então colado na parte de trás da matriz de LED.

Conhecendo as dimensões da matriz de LED da Loch-Master, fiz uma moldura de PVC preta para circundar a matriz de LED e torná-la bonita. Fiz um modelo para caber em uma página A4 para que pudesse ser impresso em papel e colocado sobre foamboard preto de 5 mm. Em seguida, colei o molde com fita adesiva e cuidadosamente cortei o meio e as bordas com uma faca artesanal. Também fiz um a condizer sem recorte no meio para as costas. O surround foi então oferecido à matriz de LED e simplesmente colado. Ambos os circuitos foram então colados na parte de trás da tira de LED (observe que eles foram separados usando um pouco de PVC).

Finalmente, um painel traseiro foi adicionado usando parafusos M3 inseridos na frente e espaçadores pretos (espaçadores) fixados neles. Isso permitiu que o painel traseiro fosse rosqueado na parte superior e mantido no lugar por seis porcas e arruelas M3.

Etapa 4: Divirta-se

Espero que tenham gostado desse projeto esporádico de fim de semana. Há muito espaço para melhorias nisso, pois foi um pouco divertido, mas espero ter inspirado você a fazer o seu próprio. Você pode usar apenas o circuito PWM sozinho e variar o brilho dos LEDs dependendo dos níveis de luz dependendo da hora do dia.

Os princípios do circuito podem ser usados para outras coisas interessantes como termostatos (troque o LDR por um termistor) ou controles de velocidade variável do motor com o circuito PWM.