蜡烛自古以来就已被广泛使用,它在夜间甚至在爱迪生想出灯泡的想法之前一直在指导人类。如今,从教堂到厨房,蜡烛不仅用于在需要时提供照明,还可以增加美学效果并提供温暖的感觉。虽然普通的蜡烛效果很好,但它们融化的速度很快,使该地方很脏,有时甚至无人看管也可能引起火灾。因此,在本教程中,我们将使用一些简单的电子设备和一个LED来制作无焰电子蜡烛。此外,此智能蜡烛将在夜间或黑暗中自动打开,并在白天自动关闭。它具有与以前在许多黑暗探测器电路中使用的相同的概念:
- 暗光指示器电路
- 使用LDR和555定时器IC的黑暗探测器
- 简单的钥匙孔照明设备电路
- 自动楼梯灯
所需材料
- LM358 IC
- LDR(光敏电阻)
- 1M和1K电阻
- 发光二极管
- 10K锅
- 12V直流母电源插孔和12V适配器
- 卡纸和Perfboard
LM358 –运算放大器比较器
该电路背后的大脑是LM358 IC,它在此特定设计中用作比较器。在深入探讨之前,让我们简要地研究一下。LM358是一款运算放大器(Op Amp)IC。该IC由两个运算放大器组成,可以承受3.3V至32V的电压,消耗的电源电流仅为500μA。该IC内部看起来像下图:
它通常用于构建简单的比较器和放大器电路,也可以在有源滤波器电路,波形整形器等中找到,在本项目中,我们将使用LM358作为电压比较器。电压比较器用于比较两个电压,找出大于另一个的电压,然后根据该电压将输出调高或调低。因此,如果我们向反相和同相输入施加电压,并且同相输入上的电压大于反相输入上的电压,那么输出将变为高电平,反之亦然,输出将变为低电平。该项目完全基于此原理。该对电压比较式被给定为:
V OUT = A O(V in + -V in-)
其中,A O是运算放大器的开环增益。V in +是同相输入端的输入电压,V in-是反相输入端的输入电压。因此,如果V in +大于V in-,则输出将为高,否则输出将为低。
LDR
如果运算放大器是我们电路的大脑,那么LDR是感觉器官。光敏电阻(LDR)或光敏电阻是一种光控电阻。其电阻随着光强度的增加而减小,反之亦然。实际上,当光入射在LDR上时,半导体吸收光子,键合的电子跃迁到导带,并且由于光导,电阻降低。要了解有关LDR及其工作方式的更多信息,请单击链接。
电路图和说明
电路不是很困难。下面给出了电子蜡烛的完整电路图。
如电路图所示,将1K电阻器连接到IC的引脚1,然后将LED的正极连接到该电阻器,并将负极连接到地。现在,将10K电位计的中间引脚连接到IC的引脚2,并将地和12V电压连接到电位计的其余引脚。将一个1M电阻连接至12V,并将LDR与该电阻串联。现在,将LDR的另一端连接到电路的接地。将LDR和1M电阻的公共点与IC的引脚3连接。将12V连接到引脚8,并接地到IC的引脚4,就可以了。您不必对电阻器有很强的选择性,我们已经连接了电阻器。但是请确保连接到LDR的电阻为兆欧,带LED的电阻为数千。
我们已在虚线板上构建了完整的电路,以使其紧凑且易于使用。这确实是一个简单的电路,您只需要提高焊接技巧并开始设计它。首先,将12V母DC电源插孔安装在护板上。设计电路时,请记住此插孔的引脚配置。如下图所示:
上面已经讨论了运算放大器的引脚排列,并且电阻和LDR没有极性。焊接工作完成后,电路板应如下图所示。
智能电蜡烛-工作
在穿孔板上设计电路并将其焊接后,将12V适配器连接到母孔,您的LED必须发光。现在,要校准比较器,将10K电位器调整到LED刚熄灭的水平。现在,用手覆盖LDR,您将看到LED亮起。您可以通过调节电位器来调节LDR的灵敏度。
现在,让我们了解一下该蜡烛的工作原理。我们已经知道,在黑暗中,LDR的电阻会增加到兆欧,而随着光强度的增加,电阻会减小到几百欧姆。因此,鉴于电阻非常低,因此,由于我们连接了10K电位器,因此与反相端子相比,同相信号两端的电压非常低。因此,在这种情况下,输出电压也很低,因此LED不会打开。但是在黑暗的情况下,电阻会增加到兆欧,与10K电位计相比这是安静的高,因此LED会发光。
调节电位器可以调节灵敏度。所谓灵敏度,是指您的比较器以什么强度的光打开LED。如果将锅调整到接近LED亮起的位置,那么它也会检测到微暗。但是,如果您在LED指示灯亮起之前对其进行了调整,那么它将只能检测到较高的黑暗度。您还可以通过将手放在LDR前面来测试灵敏度。如果检测到您的手很远,它将非常敏感;如果需要遮盖它以使LED发光,它将变得不太敏感。
如果您要使用多个LED,那么这不是问题。串联连接两个三个LED,最后将它们连接到我们连接单个LED及其Perfecto的位置。但是请确保比较器可以提供足够的电流来为所有LED供电。
要制作蜡烛,您可以使用任何东西覆盖LED。我用了卡片纸和纸巾。根据LED的尺寸滚动卡片纸,并从上方将其切割成火焰状或所需的任何形状,以使其看起来更具吸引力。用该蜡烛遮盖LED,您便制作了自己的智能电子蜡烛。
我还在proteus 8上模拟了该电路。您也可以自己设计。只需按照上面的电路图,将LDR的光强度设置为1000,然后开始降低它,直到它变为零,您将看到LED发光,如下视频所示。