كانت الشموع ذات فائدة كبيرة منذ العصور ، فقد كانت ترشد البشر أثناء الليل حتى قبل أن يأتي إديسون بفكرة المصابيح. اليوم ، من الكنائس إلى المطابخ ، تُستخدم الشموع ليس فقط لتوفير الضوء عند الحاجة ، بل تضيف أيضًا إلى الجماليات وتوفر شعورًا دافئًا. بينما تعمل الشموع العادية بشكل جيد ، فإنها تذوب بسرعة كبيرة مما يجعل المكان سيئًا وفي بعض الأحيان إذا لم تتم مراقبتها ، فقد يؤدي أيضًا إلى مخاطر نشوب حريق. لذلك ، في هذا البرنامج التعليمي ، سنصنع شمعة إلكترونية عديمة اللهب باستخدام بعض الأجهزة الإلكترونية البسيطة ومصباح LED. علاوة على ذلك ، سيتم تشغيل هذه الشمعة الذكية تلقائيًا في الليل أو أثناء الظلام وستغلق نفسها أثناء النهار. لها نفس المفهوم الذي استخدمناه سابقًا في العديد من دوائر كاشفات الظلام:
- دائرة مؤشر الضوء والظلام
- كاشف الظلام باستخدام LDR و 555 Timer IC
- بسيطة دارة جهاز إضاءة ثقب المفتاح
- ضوء درج تلقائي
المواد المطلوبة
- LM358 إيك
- LDR (مقاوم للصور)
- 1M و 1 K المقاوم
- المصابيح
- 10 كيلو وعاء
- 12V أنثى DC السلطة جاك ومحول 12V
- ورقة بطاقة و Perfboard
LM358 - مقارن Op-Amp
الدماغ وراء هذه الدائرة هو LM358 IC الذي يعمل كمقارن في هذا التصميم الخاص. دعونا ننظر في الأمر بإيجاز قبل أن نتعمق أكثر. LM358 هو مكبر للصوت التشغيلي (Op Amp) IC. هذا IC تتكون اثنين من مكبرات الصوت التشغيلية التي يمكن أن تحمل الجهد بين 3.3V إلى 32V ولها منخفضة حقا استنزاف الإمدادات الحالية من 500μA. يبدو IC داخليًا مثل الصورة أدناه:
يتم استخدامه بشكل عام في بناء دوائر المقارنة والمضخم ويمكن العثور عليها أيضًا في دوائر الترشيح النشطة ، وأجهزة تشكيل الموجات ، إلخ ، في هذا المشروع ، سنستخدم LM358 كمقارن للجهد. يتم استخدام مقارن الجهد لمقارنة جهدين ومعرفة أيهما أكبر من الآخر ثم تحويل الناتج إلى ارتفاع أو انخفاض حسب ذلك. لذلك ، إذا طبقنا الجهد على المدخلات المقلوبة وغير المقلوبة وإذا كان الجهد على المدخلات غير المقلوبة أكبر من الجهد عند المدخلات العكسية ، فإن الناتج يرتفع وإذا كان الناتج منخفضًا. يعمل هذا المشروع بالكامل على هذا المبدأ. و صيغة للمقارنة الجهد وتعطى على النحو التالي:
V OUT = A O (V in + - V in-)
حيث A O هو كسب الحلقة المفتوحة لـ op amp. V in + هو جهد الدخل عند طرف إدخال غير مقلوب و V in- هو جهد الدخل عند طرف إدخال عكسي. لذلك ، إذا كان V في + أكبر من V في- فإن الناتج سيكون مرتفعًا وإلا سيكون منخفضًا.
LDR
إذا كان Op-amp هو دماغ دائرتنا ، فإن LDR هو العضو الحسي. المقاوم المعتمد على الضوء (LDR) أو المقاوم للصور هو مقاوم يتم التحكم فيه بالضوء. في انخفاض المقاومة مع زيادة في شدة الضوء والعكس بالعكس. في الواقع ، عندما يقع الضوء على LDR ، فإن أشباه الموصلات تمتص فوتونات الضوء وتقفز الإلكترونات المرتبطة إلى نطاق التوصيل وتنخفض المقاومة بسبب التوصيل الضوئي. لمعرفة المزيد عن LDR وعمله ، اتبع الرابط.
مخطط الدائرة وشرحها
الدائرة ليست صعبة حقًا ؛ يرد أدناه مخطط الدائرة الكاملة للشمعة الإلكترونية.
كما هو موضح في الرسم التخطيطي للدائرة ، قم بتوصيل المقاوم 1K بالدبوس 1 من IC ثم قم بتوصيل الطرف الموجب لمصباح LED بهذا المقاوم والسالب بالأرض. الآن قم بتوصيل الدبوس الأوسط لوعاء 10K بالدبوس 2 من IC وقم بتوصيل الأرض و 12 V ببقية دبابيس الوعاء. قم بتوصيل المقاوم 1M بـ 12V وقم بتوصيل LDR في سلسلة مع هذا المقاوم. الآن ، قم بتوصيل الطرف الآخر من LDR بأرض الدائرة. قم بتوصيل النقطة المشتركة للمقاوم LDR و 1M بالدبوس 3 من IC. قم بتوصيل 12 فولت بالدبوس 8 والأرضي بالدبوس 4 من IC وأنت جاهز. لا تحتاج إلى أن تكون انتقائيًا للغاية بشأن المقاومات ، فقد قمنا بتوصيلها. ولكن تأكد من أن المقاوم المتصل بـ LDR في ميغا أوم وأن المقاوم مع LED هو في بضعة آلاف.
لقد قمنا ببناء الدائرة الكاملة على لوحة منقطة لجعلها مضغوطة وسهلة الاستخدام. إنها حقًا دائرة بسيطة ، ما عليك سوى تحسين مهاراتك في اللحام والبدء في تصميمها. أولاً ، قم بتركيب مقبس طاقة تيار مستمر 12 فولت أنثى على لوحة الأداء. تذكر تكوين الدبوس لهذا المقبس أثناء تصميم الدائرة. يظهر في الشكل أدناه:
تمت مناقشة pinouts of op-amp أعلاه بالفعل والمقاومات و LDRs ليس لها قطبية. بمجرد اكتمال عمل اللحام الخاص بك ، يجب أن تبدو اللوحة كما هو موضح في الصورة أدناه.
شمعة كهربائية ذكية - تعمل
بعد تصميم الدائرة على لوحة التحكم ولحامها ، قم بتوصيل محول 12 فولت بالمقبس الأنثوي ويجب أن يكون مؤشر LED الخاص بك متوهجًا. الآن ، لمعايرة المقارنة ، اضبط وعاء 10K على المستوى الذي ينطفئ فيه مؤشر LED. الآن قم بتغطية LDR بيدك وسترى المصباح قيد التشغيل. يمكنك ضبط حساسية LDR عن طريق ضبط الوعاء.
الآن ، دعونا نفهم كيف تعمل هذه الشمعة. كما نعلم بالفعل أنه في الظلام تزداد مقاومة LDR إلى ميغا أوم وتتناقص مع زيادة شدة الضوء إلى بضع مئات من الأوم. لذلك في الضوء حيث أن المقاومة منخفضة جدًا ، يكون الجهد عبر الإشارة غير العاكسة منخفضًا جدًا مقارنة بالمحطة العكسية بسبب وعاء 10K الذي قمنا بتوصيله. لذلك في هذه الحالة يكون جهد الخرج منخفضًا أيضًا ، وبالتالي لا يتم تشغيل مؤشر LED. ولكن في حالة الظلام ، تزداد المقاومة إلى ميغا أوم ، وهي عالية الهدوء مقارنة بوعاء 10 كيلو ، وبالتالي يضيء مؤشر LED.
ضبط القدر سيعالج الحساسية. أعني بالحساسية ما شدة الضوء الذي يقوم مقارنك بتشغيله. إذا قمت بضبط القدر بالقرب من مؤشر LED قيد التشغيل ، فسوف يكتشف الظلام الدائب أيضًا. ولكن إذا قمت بضبطه قبل أن يتم تشغيل مؤشر LED بعيدًا ، فسيكون قادرًا فقط على اكتشاف الظلام الشديد. يمكنك أيضًا اختبار الحساسية من خلال وضع يدك أمام LDR. إنها حساسة للغاية إذا اكتشفت يدك بعيدًا وتكون أقل حساسية إذا كنت بحاجة إلى تغطيتها لتوهج مؤشر LED.
إذا كنت تريد استخدام أكثر من LED ، فهذه ليست مشكلة. قم بتوصيل اثنين أو ثلاثة مصابيح LED في السلسلة وأخيراً قم بتوصيلها حيث كنا نربط مصباح LED واحد وكماله. ولكن تأكد من أن جهاز المقارنة الخاص بك يمكنه أن يوفر تيارًا كافيًا لتشغيل جميع مصابيح LED.
لصنع الشمعة ، يمكنك استخدام أي شيء لتغطية مؤشر LED. لقد استخدمت ورقة بطاقة ومنديل. قم بلف ورقة البطاقة حسب حجم LED وقم بقصها من الأعلى قليلاً على شكل لهب أو بأي شكل تريده ، حتى تبدو جذابة. قم بتغطية مؤشر LED بهذه الشمعة وقمت بصنع الشمعة الإلكترونية الذكية الخاصة بك.
لقد قمت أيضًا بمحاكاة هذه الدائرة على البروتيوس 8. يمكنك أيضًا تصميمها بنفسك. ما عليك سوى اتباع الرسم التخطيطي للدائرة أعلاه وتعيين شدة الإضاءة لـ LDR إلى 1000 والبدء في خفضها حتى تصبح صفراً وسترى توهج LED كما هو موضح في الفيديو أدناه.