Wie erstelle ich einen automatisierten Waschraum-Lichtschalter?

Im gegenwärtigen Jahrhundert wird die Automatisierung in fast allem implementiert. Automatisierungssysteme werden in Büros, Wohnungen, Geschäften, Märkten, Arbeitsplätzen usw. installiert. In diesem Rennen der Technologie sollte eine Person die neuesten Automatisierungssysteme auswählen, um ihr Leben einfacher zu gestalten. Normalerweise schalten wir in unseren Häusern die Lichter physisch ein und aus. Wie gut wird es sein, wenn die Lichter in dem Moment ein- oder ausgeschaltet werden, in dem Sie eine Tür öffnen oder schließen.

Automatisches Waschraumlicht

In diesem Projekt werde ich Ihnen den besten Weg zur Planung und Herstellung eines einfachen automatischen Waschraum-Lichtschaltkreises erläutern, der folglich die Lichter beim Betreten des Waschraums einschaltet und beim Verlassen des Waschraums ausschaltet. Durch die Mechanisierung dieses Prozesses ergeben sich zahlreiche Vorteile: Der Einzelne muss nicht daran denken, das Licht auszuschalten oder an welchem ​​Punkt er den Waschraum nutzt. Die Schaltung, über die Sie gleich Bescheid wissen, erledigt dies automatisch für diese Person. Die Schaltung soll zusätzlich weniger Strom verbrauchen, so dass die Schaltung in jeder Familieneinheit oder in offenen Waschräumen verwendet werden kann, ohne sich über die Stromrechnung zu quälen.

Wie automatisiere ich Waschraumleuchten?

Wir schalten die Lichter in unserem Waschraum ein, wenn wir ihn betreten, und schalten sie aus, wenn wir gehen. Manchmal vergessen wir, das Licht auszuschalten, nachdem wir den Waschraum verlassen haben. Dies kann zu Stromverschwendung führen und außerdem kann sich die Lebensdauer der Leuchten verkürzen. Um einen strategischen Abstand zu diesen Themen zu halten, werde ich Ihnen den besten Weg aufzeigen, um eine einfache Schaltung zu erstellen, die folglich das Licht einschaltet, wenn eine Person den Waschraum betritt, und sie automatisch ausschaltet, wenn sie ihn verlässt.

Schritt 1: Sammeln der Komponenten

Wenn Sie Unannehmlichkeiten während eines Projekts vermeiden möchten, ist es am besten, eine vollständige Liste aller Komponenten zu erstellen, die wir verwenden werden. Der zweite Schritt, bevor mit der Herstellung der Schaltung begonnen wird, besteht darin, alle diese Komponenten kurz zu untersuchen. Nachfolgend finden Sie eine Liste aller Komponenten, die wir in diesem Projekt benötigen.

Schritt 2: Studieren der Komponenten

Ein Reed-Schalter ist ein elektronischer Schalter, der aufgrund des angelegten Magnetfelds funktioniert. Ein Paar ferromagnetischer flexibler Meta-Reed-Kontakte wird verwendet, um den Reed-Schalter zu konstruieren. Diese Meta-Reed-Kontakte sind in einer hermetisch versiegelten Glashülle verschlossen. Die Kontakte sind normalerweise offen, wenn ein Magnetfeld angelegt wird. Die Kontakte werden geschlossen oder es kann ein anderer Weg sein. Typischerweise wird eine Nickel-Kupfer-Legierung verwendet, um diese Kontakte herzustellen, da sie sehr leicht zu magnetisieren sind. Die meisten Reedschalter haben zwei ferromagnetische Kontakte. Einige von ihnen haben nur einen ferromagnetischen Kontakt und der andere ist kein Magnet. Die Funktion eines Reed-Schalters entspricht der Funktion eines Relais.

Reed-Schalter

LM741 ist ein Operationsverstärker-IC. Normalerweise kann es die meisten analogen Operationen ausführen. Die Spannungsverstärkung dieses IC ist mit etwa 104 sehr hoch, wodurch er in weiten Spannungsbereichen betrieben werden kann, was ihn zum am meisten bevorzugten Operationsverstärker macht. Es wurde entwickelt, um viele mathematische Operationen wie Addition, Subtraktion, Multiplikation, Division, Differenzierung usw. auszuführen, indem eine Rückkopplungsschaltung mit Hilfe eines Widerstands oder eines Kondensators erstellt wird. Es wird auch zu Verstärkungs- und Vergleichszwecken verwendet. Im IC sind auch ein Kurzschlussschutz und eine interne Frequenzkompensatorschaltung eingebaut. Sein Name 741 zeigt an, dass er 7 Funktionspins hat, von denen 4 eingegeben werden und 1 Pin für den Ausgang ist. Dieser Operationsverstärker verfügt über drei Formfaktoren: 8-Pin-DIP-Gehäuse, TO5-8-Metalldosenpaket und 8-Pin-SOIC.

LM741

CD4017 ist ein CMOS-Dekadenzähler-IC. An Orten, an denen eine Zählung im unteren Bereich durchgeführt werden soll, wird dieser IC verwendet. Es kann im Bereich von 0 bis 10 liegen. Der Platz und die Zeit, die erforderlich sind, um die Schaltung herzustellen, werden reduziert, wenn dieser IC verwendet wird. Die Eingangsversorgungsspannung für diesen IC beträgt 3 bis 15 V. Es ist kompatibel mit Transistor-Transistor Logic (TTL). Die Taktrate dieses IC beträgt 5 MHz. Dieser IC hat eine breite Palette von Anwendungen. Es wird in der Automobilindustrie eingesetzt und stellt medizinische elektronische Geräte, Alarme und elektronische Instrumentierungsgeräte her.

CD4017

Ein Relaismodul ist ein Schaltgerät. Es funktioniert in zwei Modi: Normal offen (NO) und Normal geschlossen (NC). Im NO-Modus ist der Stromkreis immer unterbrochen, es sei denn, Sie senden über Arduino ein HIGH-Signal an das Relais. Der NC-Modus funktioniert umgekehrt. Der Stromkreis ist immer vollständig, es sei denn, Sie schalten das Relaismodul ein. Stellen Sie sicher, dass Sie das Pluskabel Ihres Elektrogeräts wie unten gezeigt an das Relaismodul anschließen.

Relais

Veroboard ist eine gute Wahl, um eine Schaltung herzustellen, da das einzige Problem darin besteht, Komponenten auf der Vero-Platine zu platzieren und sie einfach zu löten und den Durchgang mit dem Digital Multi Meter zu überprüfen. Sobald das Schaltungslayout bekannt ist, schneiden Sie die Platine auf eine angemessene Größe. Zu diesem Zweck legen Sie die Platte auf die Schneidematte und verwenden Sie eine scharfe Klinge (sicher) und treffen Sie alle Sicherheitsvorkehrungen, um die Last mehr als einmal oben und unten entlang der geraden Kante (5 oder mehrmals) zu überfahren die Öffnungen. Legen Sie anschließend die Komponenten eng auf die Platine, um eine kompakte Schaltung zu bilden, und löten Sie die Stifte entsprechend den Schaltungsverbindungen. Versuchen Sie im Fehlerfall, die Verbindungen zu entlöten und erneut zu löten. Überprüfen Sie abschließend die Kontinuität. Führen Sie die folgenden Schritte aus, um eine gute Schaltung auf einem Veroboard zu erstellen.

Veroboard

Schritt 3: Arbeiten der Schaltung

Bevor ich mit der Arbeit der Schaltung fortfahre, werde ich zunächst die erwartete Anordnung dieser Schaltung klären. Der Reedschalter ist an der Tür im Eingangsbereich befestigt, während der Magnet am Eingangsbereich befestigt ist. Dies bedeutet, dass der Reed-Schalter durchgehend geschlossen ist, da die Tür geschlossen ist, wenn der Waschraum nicht benutzt wird (was als Anfangsphase akzeptiert wird) und der Magnet sich in der Nähe des Schalters befindet.

Angenommen, Sie haben die Tür geöffnet und sind in den Waschraum gegangen und haben danach die Tür hinter sich geschlossen. Bei dieser Aktivität wird der Schalter geöffnet (wenn die Tür zuerst geöffnet wird) und geschlossen (wenn Sie die Tür schließen).

Dementsprechend geht der Ausgang des Operationsverstärkers auf HIGH (wenn Sie die Tür öffnen) und dann auf LOW (wenn Sie die Tür schließen). Dadurch erzeugt der Zähler an Pin 2 einen HIGH-Ausgang. Da Pin 2 von CD4017 dem Relais zugeordnet ist, wird das Licht eingeschaltet.

Wenn Sie mit Ihrem Geschäft im Waschraum fertig sind, öffnen Sie tatsächlich die Tür, verlassen den Waschraum und schließen die Tür. Diese Aktivität wird in der Tat eine ähnliche Aktivität verursachen, zum Beispiel wird der Schalter geöffnet und geschlossen und der Ausgang des Operationsverstärkers wird sich als HOCH und danach als NIEDRIG herausstellen.

Wie auch immer, da der Pin 4 von CD4017 dem Reset-Pin zugeordnet ist, wird jeder Ausgang als LOW ausgegeben, und von nun an wird das Relais ausgeschaltet, wodurch das Licht ausgeschaltet wird.

Schritt 4: Zusammenbau der Komponenten

Der Operationsverstärker LM714 ist die erste wichtige Komponente, die in der Schaltung verwendet wird. Es wird im Komparatormodus verwendet. Pin2 ist der invertierende Pin des Operationsverstärkers und wird von zwei 10k-Ohm-Widerständen eingegeben. Der Reed-Schalter ist so angeschlossen, dass sein ein Pin mit einer 5-V-Versorgung und der andere mit der Basis eines PNP-Transistors verbunden ist. Ein Widerstand wird verwendet, um die Basis des Transistors nach unten zu ziehen. Der nichtinvertierende Pin des Operationsverstärkers ist mit dem Emitter des Transistors verbunden, während der Kollektor mit 5 V verbunden ist. Pin1 des LM741 ist mit dem Taktstift des Zähler-IC verbunden. Pin2 des Zähler-IC ist mit dem Relais verbunden und Pin15 ist mit Pin4 verbunden.

Nachdem wir nun die Hauptverbindungen und auch die gesamte Schaltung unseres Projekts kennen, können wir fortfahren und mit der Herstellung der Hardware unseres Projekts beginnen. Eines muss beachtet werden, dass der Stromkreis kompakt sein muss und die Komponenten so nahe beieinander platziert werden müssen.

  1. Nehmen Sie ein Veroboard und reiben Sie seine Seite mit der Kupferbeschichtung mit einem Schaberpapier ab.
  2. Platzieren Sie nun die Komponenten vorsichtig und schließen Sie sie so nahe, dass die Größe des Stromkreises nicht sehr groß wird
  3. Stellen Sie die Verbindungen vorsichtig mit Lötkolben her. Wenn beim Herstellen der Verbindungen ein Fehler gemacht wird, versuchen Sie, die Verbindung zu entlöten und die Verbindung erneut ordnungsgemäß zu löten. Am Ende muss die Verbindung jedoch fest sein.
  4. Wenn alle Verbindungen hergestellt sind, führen Sie einen Durchgangstest durch. In der Elektronik ist der Durchgangstest die Überprüfung eines Stromkreises, um zu prüfen, ob der Stromfluss im gewünschten Pfad fließt (dass es sich mit Sicherheit um einen Gesamtstromkreis handelt). Ein Durchgangstest wird durchgeführt, indem eine kleine Spannung (in Anordnung mit einer LED oder einem Aufruhr erzeugenden Teil, z. B. einem piezoelektrischen Lautsprecher) über dem ausgewählten Weg eingestellt wird.
  5. Wenn der Durchgangstest bestanden ist, bedeutet dies, dass die Schaltung wie gewünscht ausreichend hergestellt ist. Es kann jetzt getestet werden.

Die Schaltung sieht wie folgt aus:

Schaltplan

Schritt 5: Testen der Schaltung

Führen Sie die folgenden Schritte aus, um Ihre Schaltung zu testen.

  1. Schalten Sie den Stromkreis ein, nachdem Sie die Verbindungen hergestellt haben.
  2. Öffnen Sie die Tür des Waschraums und betreten Sie sie. Jetzt mach die Tür zu.
  3. Das Licht wird eingeschaltet.
  4. Öffnen Sie nun die Tür wieder und verlassen Sie den Waschraum. Schließen Sie die Tür wieder.
  5. Das Licht geht aus.

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