キャンドルは古くから非常に有用であり、エジソンが球根のアイデアを思い付く前から、夜の間に人間を導いてきました。今日、教会からキッチンまで、キャンドルは必要なときに光を提供するだけでなく、美学を高め、温かい感じを提供するために使用されています。通常のキャンドルは問題なく機能しますが、すぐに溶けて場所が不快になり、無人の場合は火災の危険につながることもあります。したがって、このチュートリアルでは、いくつかの簡単な電子機器とLEDを使用してフレームレス電子キャンドルを作成します。さらに、このスマートキャンドルは、夜間または暗闇の間に自動的にオンになり、日中は自動的にオフになります。これは、以前に多くの暗闇検出回路で使用したものと同じ概念を持っています。
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必要な材料
- LM358 IC
- LDR（フォトレジスター）
- 1Mおよび1K抵抗
- LED
- 10Kポット
- 12VメスDC電源ジャックと12Vアダプター
- カードシートとパフォーマンスボード
LM358 –オペアンプコンパレータ
この回路の背後にある頭脳は、この特定の設計でコンパレータとして機能するLM358ICです。深く掘り下げる前に、簡単に調べてみましょう。LM358はオペアンプ（Op Amp）ICです。このICは、間の電圧に耐えることができる2個のオペアンプから構成され、3.3Vのに32V、それは本当に低電源電流ドレイン持っ500μAを。ICは内部的に次の画像のように見えます。
これは通常、単純なコンパレータおよび増幅器回路の構築に使用され、アクティブフィルタ回路、波形整形器などにも見られます。このプロジェクトでは、LM358を電圧コンパレータとして使用します。電圧コンパレータを使用して、2つの電圧を比較し、どちらが他方よりも大きいかを調べ、それに応じて出力をハイまたはローにします。したがって、反転入力と非反転入力に電圧を印加し、非反転入力の電圧が反転入力の電圧よりも大きい場合、出力はハイになり、逆の場合、出力はローになります。このプロジェクトは完全にこの原則に基づいて機能します。電圧比較の式は次のように与えられます。
V OUT = A O（V in + -V in-）
ここで、A Oは、オペアンプの開ループ利得です。V +には、非反転入力端子とVの入力電圧であるIN-反転入力端子の入力電圧です。だから、もしV +ではVがより大きいIN-出力はハイになり、その後、それは低くなり、他。
LDR
オペアンプが回路の頭脳である場合、LDRは感覚器官です。光依存抵抗器（LDR）またはフォトレジスターは、光制御抵抗器です。その抵抗は、光強度の増加とともに減少し、逆もまた同様です。実際、LDRに光が入射すると、半導体が光の光子を吸収し、結合した電子が伝導帯にジャンプし、光伝導により抵抗が減少します。LDRとその動作の詳細については、リンクをたどってください。
回路図と説明
回路はそれほど難しくありません。電子キャンドルの完全な回路図を以下に示します。
回路図に示すように、1K抵抗をICのピン1に接続してから、LEDの正の端をこの抵抗に接続し、負の端をグランドに接続します。次に、10Kポットの中央のピンをICのピン2に接続し、アースと12Vをポットの残りのピンに接続します。 1Mの抵抗を12Vに接続し、LDRをこの抵抗と直列に接続します。次に、LDRのもう一方の端を回路のグランドに接続します。 LDRと1M抵抗の共通点をICのピン3に接続します。 12Vをピン8に接続し、アースをICのピン4に接続すると、準備が整います。あなたは抵抗器について非常に選択的である必要はありません、我々は接続しました。ただし、LDRに接続されている抵抗がメガオームであり、LED付きの抵抗が数千であることを確認してください。
コンパクトで使いやすいように、点線のボード上に完全な回路を構築しました。これは本当に単純な回路です。はんだ付けのスキルを磨き、設計を開始するだけです。まず、12VメスDC電源ジャックをパフォーマンスボードに取り付けます。回路を設計するときは、このジャックのピン構成を覚えておいてください。次の図に示します。
オペアンプのピン配置についてはすでに説明しましたが、抵抗とLDRには極性がありません。はんだ付け作業が完了すると、ボードは次の図のようになります。
スマートエレクトリックキャンドル-ワーキング
パフォーマンスボード上の回路を設計してはんだ付けした後、12Vアダプターをメスジャックに接続すると、LEDが点灯している必要があります。ここで、コンパレータを校正するために、10KポットをLEDがちょうどオフになるレベルに調整します。 LDRを手で覆うと、LEDが点灯します。ポットを調整することで、LDRの感度を調整できます。
では、このキャンドルがどのように機能するかを理解しましょう。暗闇の中でLDRの抵抗はメガオームに増加し、光の強度が数百オームに増加すると減少することはすでに知っています。したがって、抵抗が非常に低い光の中で、10Kポットを接続しているため、非反転信号の両端の電圧は反転端子と比較して非常に低くなります。したがって、この場合、出力電圧も低いため、LEDはオンになりません。しかし、暗闇の場合、抵抗はメガオームに増加します。これは、10Kポットと比較して非常に静かであるため、LEDが点灯します。
ポットを調整すると、感度が操作されます。感度とは、コンパレータがLEDをオンにする光の強度を意味します。LEDが点灯する近くでポットを調整すると、わずかな暗さも検出されます。ただし、LEDが点灯するずっと前に調整すると、高い暗さしか検出できなくなります。LDRの前に手を置いて、感度をテストすることもできます。遠くの手を検出すると感度が高くなり、LEDを点灯させるために手を覆う必要がある場合は感度が低くなります。
複数のLEDを使用したい場合、それは問題ではありません。2つから3つのLEDを直列に接続し、最後に1つのLEDとそのパーフェクトを接続していた場所に接続します。ただし、コンパレータがすべてのLEDに電力を供給するのに十分な電流を供給できることを確認してください。
ろうそくを作るために、あなたはLEDを覆うために何でも使うことができます。カードシートとティッシュを使用しました。カードシートをLEDの大きさに合わせて丸め、上から少し炎の形や好きな形にカットして、見栄えを良くします。このキャンドルでLEDを覆い、あなたはあなた自身のスマート電子キャンドルを作りました。
この回路をプロテウス8でシミュレートしました。自分で設計することもできます。上の回路図に従って、LDRの光強度を1000に設定し、ゼロになるまで下げ始めます。下のビデオに示すように、LEDが点灯します。