Wie entwerfe ich eine autonome Nachtlampenschaltung?

Die neuesten Automatisierungstechniken werden von einigen wenigen Menschen in ihren Häusern übernommen. In dieser modernen Zeit sollten sich die Menschen für die neuesten Automatisierungstechniken entscheiden, um ihr Leben leichter zu machen. Normalerweise schalten wir in unseren Häusern die Lichter manuell ein und aus. Dies geschieht normalerweise nachts, wenn wir schlafen gehen. Die globale Erwärmung ist heutzutage ein ernstes Problem, und alles, was zur Minimierung der globalen Erwärmung beiträgt, sollte gefördert werden. Die in der Vergangenheit verwendeten Energiesparlampen produzierten gesundheitsschädlichen Kohlenstoff. Mit dem technologischen Fortschritt wurden Leuchtdioden (LED) erfunden, die weniger Kohlenstoff produzierten und somit zur Minimierung der globalen Erwärmung beitrugen. Die Nachfrage nach LEDs steigt heutzutage rasant an, da sie nicht sehr teuer sind und länger halten. In diesem Projekt werde ich die Schaltung und das Funktionsprinzip einer Nachtlampe erläutern, die Hochleistungs-LEDs verwendet. Die LEDs werden nachts eingeschaltet und tagsüber automatisch ausgeschaltet.

Automatische Nachtlampe

Wie montiere ich einen lichtabhängigen Widerstand mit anderen elektronischen Komponenten?

Der beste Ansatz, um ein Projekt zu starten, besteht darin, eine Liste der Komponenten zu erstellen und eine kurze Untersuchung dieser Komponenten durchzuführen, da niemand nur wegen einer fehlenden Komponente in der Mitte eines Projekts bleiben möchte. Die Leiterplattenplatine wird für die Montage der Schaltung auf Hardware bevorzugt, da sich die Komponenten auf der Steckplatte lösen können und die Schaltung kurz wird. Daher wird die Leiterplatte bevorzugt.

Schritt 1: Erforderliche Komponenten (Hardware)

Schritt 2: Erforderliche Komponenten (Software)

  • Proteus 8 Professional (Kann von heruntergeladen werden Hier)

Entwerfen Sie nach dem Herunterladen des Proteus 8 Professional die Schaltung darauf. Ich habe hier Software-Simulationen eingefügt, damit Anfänger die Schaltung bequem entwerfen und entsprechende Verbindungen auf der Hardware herstellen können.

Schritt 3: Studieren der Komponenten

Da wir jetzt die Hauptidee hinter dem Projekt kennen und auch eine vollständige Liste aller Komponenten haben, lassen Sie uns einen Schritt voraus gehen und eine kurze Untersuchung aller Komponenten durchführen.

Lichtabhängiger Widerstand: Ein LDR ist ein lichtabhängiger Widerstand, dessen Widerstand mit der Lichtintensität variiert. Ein LDR-Modul kann einen Analogausgangspin, einen Digitalausgangspin oder beides haben. Der Widerstand des LDR ist umgekehrt proportional zur Lichtintensität, was bedeutet, dass die Lichtintensität größer und der Widerstand des LDR geringer ist. Die Empfindlichkeit des LDR-Moduls kann mit einem Potentiometer-Knopf am Modul geändert werden.

Lichtabhängiger Widerstand

Leistungstransistor: Ein Transistor kann zwei Aufgaben ausführen. In einer Schaltung kann es als Verstärker oder als Schalter arbeiten. Wenn es als Verstärker arbeitet, nimmt es sehr wenig Strom von der Eingangsseite und verstärkt diesen Strom auf der Ausgangsseite. Wenn es als Schalter arbeitet, kann ein winziger elektrischer Strom, der durch einen Teil des Transistors fließt, den größeren Strom durch den anderen Teil des Transistors fließen lassen. Ein normaler Transistor wird in einfachen Schaltungen verwendet, in denen eine kleine Strommenge verarbeitet wird, und ein Leistungstransistor wird in komplexen Schaltungen verwendet, in denen eine große Strommenge verarbeitet wird. Ein Leistungstransistor kann große Strommengen führen, ohne zu explodieren. Normalerweise sind in den Leistungstransistoren Kühlkörper installiert, damit sie übermäßige Wärme aufnehmen und das Aufheizen des Transistors vermeiden können.

2N3055 Leistungstransistor

Leiterplatte: Die Leiterplatte wird zum Entwerfen der elektronischen Schaltungen verwendet. Auf der Oberseite der Leiterplatte befindet sich eine dünne Schicht Kupferfolie, die für die Leitfähigkeit verantwortlich ist. Die Leiterplatte kann einseitig, doppelseitig oder mehrschichtig sein. Das nachstehend erläuterte chemische Ätzen unterteilt diese Kupferschicht in separate leitende Linien, die als Spuren bezeichnet werden. Eine Schaltung wird zuerst mit Software erstellt und dann, nachdem der Ausdruck dieser Schaltung erhalten wurde, mit Hilfe von Eisen auf die Leiterplatte geklebt. Der Hauptvorteil einer Leiterplatte besteht darin, dass die Komponenten auf die Platine gelötet und erst dann von dieser gelöst werden, wenn sie manuell entlötet werden.

Leiterplatte

Ein BC547 ist ein NPN-Transistor. Wenn also der Basisstift auf Masse gehalten wird, werden der Kollektor und der Emitter umgekehrt, und wenn das Signal an die Basis geliefert wird, werden der Kollektor und der Emitter in Vorwärtsrichtung vorgespannt. Der Verstärkungswert dieses Transistors reicht von 110 bis 800. Die Verstärkungskapazität des Transistors wird durch diesen Verstärkungswert bestimmt. Wir können die schwere Last nicht an diesen Transistor anschließen, da die maximale Strommenge, die durch den Kollektorstift fließen kann, fast 500 mA beträgt. Um den Transistor vorzuspannen, muss Strom an den Basisstift angelegt werden. Dieser Strom (IB) sollte auf 5 mA begrenzt sein.

BC547 Transistor

Schritt 4: Das Arbeitsprinzip verstehen

Die Schaltung wird von einer 9-V-Gleichstrombatterie gespeist. Es kann jedoch auch ein AC / DC-Adapter verwendet werden, um diese Schaltung mit Strom zu versorgen, da unsere Anforderung 9 V DC beträgt. Der Transistor BC547 arbeitet in dieser Schaltung in einem Sättigungsmodus. Sie werden in dieser Schaltung zum Schalten verwendet und sind für das Ein- und Ausschalten der LEDs verantwortlich. Es gibt 25 Hochleistungs-LEDs in der Schaltung, daher wird hier ein Leistungstransistor verwendet, da er eine große Strommenge verarbeiten kann und ein Kühlkörper darauf installiert ist, so dass die Wärme durch diesen Kühlkörper und in der Luft abgeführt wird Der Transistor wird nicht erwärmt. Die Helligkeit dieser Hochleistungs-LEDs entspricht einer Leuchtstofflampe, die ausreicht und den Raum beleuchtet. Der Stromkreis wird auf einer Leiterplatte montiert und die LEDs sollten in einem angemessenen Abstand platziert werden, damit keine Kurzschlussgefahr besteht und das Licht im Raum sehr gut verteilt ist.

Schritt 5: Arbeiten der Schaltung

Die Schaltung ist so ausgelegt, dass die Hochleistungs-LEDs für die Steuerung der Lichtintensität der Schaltung verantwortlich sind. Der lichtabhängige Widerstand spielt eine wichtige Rolle in der Schaltung. Es ist für das Ein- und Ausschalten der LEDs verantwortlich. Der LDR folgt dem Prinzip der Fotoleitfähigkeit. Der Widerstand des LDR variiert, wenn Licht darauf fällt. Wenn das Licht auf LDR fällt, nimmt sein Widerstand ab und wenn es im Dunkeln platziert wird, nimmt sein Widerstand zu. Daher hängt das Schalten der LEDs vom Widerstand des LDR ab. In der Schaltung werden 25 LEDs verwendet. Bei der ersten Verbindung sind fünf LEDs in Reihe angeordnet und zusammen mit diesen werden fünf parallele Verbindungen hergestellt, und jede Verbindung weist fünf in Reihe angeordnete LEDs auf.

Schritt 6: Simulation der Schaltung

Vor dem Erstellen der Schaltung ist es besser, alle Messwerte einer Software zu simulieren und zu untersuchen. Die Software, die wir verwenden werden, ist die Proteus Design Suite. Proteus ist eine Software, mit der elektronische Schaltkreise simuliert werden:

  1. Öffnen Sie die Proteus-Software, nachdem Sie sie heruntergeladen und installiert haben. Öffnen Sie einen neuen Schaltplan, indem Sie im Menü auf das ISIS-Symbol klicken.ISIS
  2. Wenn der neue Schaltplan angezeigt wird, klicken Sie im Seitenmenü auf das P-Symbol. Dies öffnet ein Feld, in dem Sie alle Komponenten auswählen können, die verwendet werden sollen.Neues Schema
  3. Geben Sie nun den Namen der Komponenten ein, aus denen die Schaltung hergestellt werden soll. Die Komponente wird in einer Liste auf der rechten Seite angezeigt.Komponenten auswählen
  4. Durchsuchen Sie auf die gleiche Weise wie oben alle Komponenten. Sie werden in der Geräteliste angezeigt.Komponenten

Schritt 7: Schaltplan

Nach dem Zusammenbau und der Verkabelung der Komponenten sollte der Schaltplan folgendermaßen aussehen:

Schaltplan

Schritt 8: Erstellen eines Leiterplattenlayouts

Da wir die Hardwareschaltung auf einer Leiterplatte erstellen, müssen wir zuerst ein Leiterplattenlayout für diese Schaltung erstellen.

  1. Um das PCB-Layout auf Proteus zu erstellen, müssen wir zuerst die PCB-Pakete jeder Komponente im Schaltplan zuweisen. Um Pakete zuzuweisen, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Komponente, der Sie das Paket zuweisen möchten, und wählen Sie Packaging Tool.
  2. Klicken Sie im oberen Menü auf die Option ARIES, um einen PCB-Schaltplan zu öffnen.ARIES Design
  3. Platzieren Sie in der Komponentenliste alle Komponenten auf dem Bildschirm in einem Design, wie Ihre Schaltung aussehen soll.
  4. Klicken Sie auf den Track-Modus und verbinden Sie alle Pins, zu deren Verbindung Sie von der Software aufgefordert werden, indem Sie auf einen Pfeil zeigen.

Schritt 9: Zusammenbau der Hardware

Da wir jetzt die Schaltung auf Software simuliert haben und es einwandfrei funktioniert. Lassen Sie uns nun fortfahren und die Komponenten auf der Leiterplatte platzieren. Eine Leiterplatte ist eine Leiterplatte. Es ist eine Platte, die auf einer Seite vollständig mit Kupfer beschichtet und auf der anderen Seite vollständig isoliert ist. Das Herstellen der Schaltung auf der Leiterplatte ist vergleichsweise langwierig. Nachdem die Schaltung in der Software simuliert und das PCB-Layout erstellt wurde, wird das Schaltungslayout auf Butterpapier gedruckt. Bevor Sie das Butterpapier auf die Leiterplatte legen, reiben Sie die Leiterplatte mit einem Schaber so ab, dass die Kupferschicht auf der Leiterplatte von der Oberseite der Leiterplatte abfällt.

Entfernen der Kupferschicht

Dann wird das Butterpapier auf die Leiterplatte gelegt und gebügelt, bis die Schaltung auf der Leiterplatte gedruckt ist (es dauert ungefähr fünf Minuten).

Bügeln der Leiterplatte

Wenn die Schaltung auf die Platine gedruckt wird, wird sie in die FeCl3-Lösung von heißem Wasser getaucht, um zusätzliches Kupfer von der Platine zu entfernen. Nur das Kupfer unter der gedruckten Schaltung bleibt zurück.

PCB-Ätzen

Reiben Sie danach die Leiterplatte mit dem Scrapper ab, damit die Verkabelung hervorsteht. Bohren Sie nun die Löcher an den entsprechenden Stellen und platzieren Sie die Komponenten auf der Leiterplatte.

Bohren von Löchern in Leiterplatten

Löten Sie die Komponenten auf der Platine. Überprüfen Sie abschließend den Durchgang des Stromkreises. Wenn an einer Stelle eine Unterbrechung auftritt, entlöten Sie die Komponenten und schließen Sie sie erneut an. Tragen Sie eine Heißklebepistole auf die Anschlussklemmen auf, damit sich die Batterie bei Druck nicht löst.

Überprüfen des Durchgangs des Stromkreises

Schritt 10: Testen der Schaltung

Jetzt ist unsere Hardware vollständig bereit. Stellen Sie die Hardware an einer geeigneten Stelle auf den Beistelltisch des Bettes und beobachten Sie die Funktionsweise des Stromkreises während der Nacht. Wenn die LEDs im Dunkeln eingeschaltet sind, bedeutet dies, dass unsere Schaltung ordnungsgemäß funktioniert. Diese Hardware kann auch an der Wand oder an einem geeigneten Ort in der Nähe des Bettes befestigt werden, so dass viel Licht im Raum ist. Wenn jemand die Uhrzeit auf dem Mobiltelefon überprüfen möchte, kann er dies problemlos tun. Die Batterielebensdauer kann sich nach einiger Zeit verkürzen. Daher sollte sie kontinuierlich überwacht und beim Austrocknen ausgetauscht werden!

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