كيف تصمم دائرة المصباح الليلي المستقلة؟

تعلم

يتم اعتماد أحدث تقنيات الأتمتة من قبل عدد قليل من الأشخاص في منازلهم. في هذا العصر الحديث ، يجب على الناس اختيار أحدث تقنيات الأتمتة لجعل حياتهم أسهل. عادة في منازلنا ، نقوم بتشغيل وإطفاء الأنوار يدويًا. يحدث هذا عادة في الليل عندما ننام. يعتبر الاحتباس الحراري قضية خطيرة هذه الأيام ويجب تشجيع أي شيء يساهم في تقليل الاحترار العالمي. أنتجت المصابيح الموفرة للطاقة المستخدمة في الماضي الكربون الذي يشكل خطورة على الصحة. مع التقدم التكنولوجي ، الثنائيات الباعثة للضوء تم اختراع (LEDs) وأنتجت كمية أقل من الكربون وبالتالي ساهمت في تقليل الاحتباس الحراري. يتزايد الطلب على مصابيح LED بسرعة في الوقت الحاضر لأنها ليست باهظة الثمن وتستمر لفترة أطول. في هذا المشروع ، سأشرح مبدأ الدارة والعمل لمصباح ليلي يستخدم مصابيح LED عالية الطاقة. تم تشغيل المصابيح على في الليل ويتم تشغيلهم تلقائيًا إيقاف خلال اليوم.



مصباح ليلي تلقائي

كيفية تجميع المقاوم المعتمد على الضوء مع المكونات الإلكترونية الأخرى؟

أفضل طريقة لبدء أي مشروع هي إعداد قائمة بالمكونات وإجراء دراسة موجزة لهذه المكونات لأن لا أحد يرغب في البقاء في منتصف المشروع لمجرد وجود مكون مفقود. تُفضل لوحة PCB لتجميع الدائرة على الأجهزة لأننا إذا قمنا بتجميع المكونات على اللوح ، فقد تنفصل عنها وستصبح الدائرة قصيرة وبالتالي يفضل PCB.



الخطوة 1: المكونات المطلوبة (الأجهزة)

  • مقاوم يعتمد على الضوء
  • 1 فائق التوهج مكثف
  • 100 كيلو أوم المقاوم
  • 1 كيلو أوم المقاوم
  • مقياس فرق الجهد
  • الترانزستور BC548
  • ترانزستور الطاقة TN2905A / MJE3055
  • 470 أوم المقاوم (x4)
  • LED (x25)
  • مشبك البطارية
  • FeCl3
  • لوحة الدوائر المطبوعة
  • مسدس الغراء الساخن

الخطوة 2: المكونات المطلوبة (البرنامج)

  • Proteus 8 Professional (يمكن تنزيله من هنا )

بعد تنزيل Proteus 8 Professional ، صمم الدائرة عليه. لقد قمت بتضمين محاكاة البرامج هنا حتى يكون من الملائم للمبتدئين تصميم الدائرة وإجراء الاتصالات المناسبة على الأجهزة.



الخطوة الثالثة: دراسة المكونات

نظرًا لأننا نعرف الآن الفكرة الرئيسية وراء المشروع ولدينا أيضًا قائمة كاملة بجميع المكونات ، فلنتقدم خطوة للأمام ونستعرض دراسة موجزة لجميع المكونات.



المقاوم المعتمد على الضوء: LDR هو مقاوم يعتمد على الضوء ويختلف مقاومته مع شدة الضوء. يمكن أن تحتوي وحدة LDR على دبوس إخراج تناظري أو دبوس إخراج رقمي أو كليهما. تتناسب مقاومة LDR عكسًا مع شدة الضوء مما يعني زيادة شدة الضوء وتقليل مقاومة LDR. يمكن تغيير حساسية وحدة LDR باستخدام مقبض مقياس الجهد في الوحدة.

مقاوم يعتمد على الضوء

ترانزستور الطاقة: يمكن أن يؤدي الترانزستور مهمتين. في الدائرة ، يمكن أن تعمل كملف المضخم أو كمفتاح. إذا كان يعمل كمضخم ، فإنه يأخذ كمية قليلة جدًا من التيار من جانب الإدخال ويضخم هذا التيار في جانب الإخراج. إذا كان يعمل كملف مفتاح كهربائي يمكن للتيار الكهربائي الصغير الذي يتدفق عبر جزء واحد من الترانزستور أن يجعل التيار الأكبر يتدفق عبر الجزء الآخر منه. يتم استخدام الترانزستور العادي في الدوائر البسيطة حيث يتم التعامل مع كمية صغيرة من التيار ويتم استخدام ترانزستور الطاقة في الدوائر المعقدة حيث نتعامل مع كمية كبيرة من التيار. يمكن أن يحمل ترانزستور الطاقة كميات كبيرة من التيار دون أن ينفجر. عادة ، تحتوي ترانزستورات الطاقة على أحواض حرارية مثبتة فيها بحيث يمكنها امتصاص الحرارة الزائدة وتجنب تسخين الترانزستور.



2N3055 ترانزستور الطاقة

لوحة الدوائر المطبوعة: تستخدم لوحة PCB في تصميم الدوائر الإلكترونية. توجد طبقة رقيقة من رقائق النحاس في الجزء العلوي من ثنائي الفينيل متعدد الكلور المسؤولة عن التوصيل. يمكن أن يكون ثنائي الفينيل متعدد الكلور من جانب واحد أو على الوجهين أو متعدد الطبقات. يقسم النقش الكيميائي الموضح أدناه تلك الطبقة النحاسية إلى خطوط توصيل منفصلة تسمى آثار . يتم إنشاء دائرة على البرنامج أولاً ثم بعد إخراج الطباعة من تلك الدائرة ، يتم لصقها على لوحة PCB بمساعدة الحديد. الميزة الرئيسية لـ PCB هي أن المكونات ملحومة على السبورة ولا يتم فصلها عنها حتى يتم فك لحامها يدويًا.

لوحة الدوائر المطبوعة

إلى BC547 هو ترانزستور NPN. لذلك عندما يتم تثبيت دبوس القاعدة على الأرض ، سيتم عكس المجمع والباعث وعندما يتم توفير الإشارة إلى القاعدة ، سيكون المجمع والباعث متحيزين للأمام. تتراوح قيمة كسب هذا الترانزستور من 110 إلى 800. يتم تحديد سعة التضخيم للترانزستور بواسطة قيمة الكسب هذه. لا يمكننا توصيل الحمل الثقيل بهذا الترانزستور لأن الحد الأقصى للتيار الذي يمكن أن يتدفق عبر دبوس المجمع يبلغ 500 مللي أمبير تقريبًا. يتم تطبيق التيار على دبوس القاعدة لتحيز الترانزستور ، وهذا التيار (Iب) يجب أن يقتصر على 5mA.

الترانزستور BC547

الخطوة 4: فهم مبدأ العمل

يتم تشغيل الدائرة بواسطة بطارية 9V DC. ومع ذلك ، يمكن أيضًا استخدام محول تيار متردد إلى تيار مستمر لتشغيل هذه الدائرة لأن متطلباتنا هي 9 فولت تيار مستمر. يعمل الترانزستور BC547 في وضع التشبع في هذه الدائرة. يتم استخدامها لأغراض التبديل في هذه الدائرة وهم مسؤولون عن تشغيل وإيقاف تشغيل مصابيح LED. يوجد خمسة وعشرون مصباح LED عالي الطاقة في الدائرة ، ومن ثم يتم استخدام ترانزستور الطاقة هنا لأنه يمكنه التعامل مع كمية كبيرة من التيار ويتم تثبيت المشتت الحراري عليه ، بحيث تتبدد الحرارة في الهواء من خلال المشتت الحراري و لم يتم تسخين الترانزستور. إن سطوع مصابيح LED عالية الطاقة هذه يعادل لمبة فلورسنت كافية وتضيء الغرفة. سيتم تجميع الدائرة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور ويجب وضع مصابيح LED على مسافة معقولة بحيث لا توجد فرص لحدوث ماس كهربائي ويتم توزيع الضوء جيدًا في الغرفة.

الخطوة 5: عمل الدائرة

تم تصميم الدائرة بطريقة تجعل مصابيح LED عالية الطاقة مسؤولة عن التحكم في شدة ضوء الدائرة. يلعب المقاوم المعتمد على الضوء دورًا حيويًا في الدائرة. إنها مسؤولة عن الدوران على و إيقاف المصابيح. يتبع LDR مبدأ التوصيل الضوئي. تختلف مقاومة LDR عند سقوط الضوء عليها. عندما يسقط الضوء على LDR تقل مقاومته وعندما يتم وضعه في الظلام تزداد مقاومته. ومن ثم ، فإن تبديل مصابيح LED يعتمد على مقاومة LDR. يتم استخدام خمسة وعشرين مصباح LED في الدائرة. في الاتصال الأول ، يتم ترتيب خمسة مصابيح LED في سلسلة ، ومع ذلك يتم إجراء خمسة اتصالات متوازية وكل اتصال يحتوي على خمسة مصابيح LED مرتبة في سلسلة.

الخطوة 6: محاكاة الدائرة

قبل إجراء الدائرة ، من الأفضل محاكاة وفحص جميع القراءات على البرنامج. البرنامج الذي سنستخدمه هو جناح تصميم Proteus . Proteus هو برنامج يتم من خلاله محاكاة الدوائر الإلكترونية:

  1. بعد تنزيل برنامج Proteus وتثبيته ، افتحه. افتح مخططًا جديدًا بالنقر فوق مشاكل في القائمة.

    مشاكل

  2. عندما يظهر التخطيطي الجديد ، انقر فوق ص رمز في القائمة الجانبية. سيؤدي هذا إلى فتح مربع يمكنك من خلاله تحديد جميع المكونات التي سيتم استخدامها.

    تخطيطي جديد

  3. اكتب الآن اسم المكونات التي سيتم استخدامها لإنشاء الدائرة. سيظهر المكون في قائمة على الجانب الأيمن.

    اختيار المكونات

  4. بنفس الطريقة ، كما هو مذكور أعلاه ، ابحث في جميع المكونات. سوف يظهرون في الأجهزة قائمة.

    مكونات

الخطوة 7: مخطط الدائرة

بعد تجميع المكونات وتوصيلها بالأسلاك ، يجب أن يبدو مخطط الدائرة كما يلي:

مخطط الرسم البياني

الخطوة 8: عمل تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور

نظرًا لأننا بصدد إنشاء دائرة الأجهزة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، نحتاج إلى عمل تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور لهذه الدائرة أولاً.

  1. لعمل تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور على Proteus ، نحتاج أولاً إلى تعيين حزم PCB لكل مكون في التخطيطي. لتعيين الحزم ، انقر بزر الماوس الأيمن فوق المكون الذي تريد تعيين الحزمة وتحديده أداة التغليف.
  2. انقر فوق خيار ARIES في القائمة العلوية لفتح مخطط PCB.

    تصميم برج الحمل

  3. من قائمة المكونات ، ضع جميع المكونات على الشاشة في تصميم تريد أن تبدو دائرتك عليه.
  4. انقر فوق وضع المسار وقم بتوصيل جميع المسامير التي يخبرك البرنامج بالاتصال بها عن طريق توجيه سهم.

الخطوة 9: تجميع الأجهزة

نظرًا لأننا قمنا الآن بمحاكاة الدائرة على البرنامج وهي تعمل بشكل جيد تمامًا. الآن دعونا نمضي قدمًا ونضع المكونات على ثنائي الفينيل متعدد الكلور. ثنائي الفينيل متعدد الكلور هو لوحة دوائر مطبوعة. وهي عبارة عن لوح مطلي بالكامل بالنحاس من جانب وعازل بالكامل من الجانب الآخر. جعل الدائرة على PCB عملية طويلة نسبيًا. بعد محاكاة الدائرة على البرنامج ، ووضع تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، تتم طباعة تخطيط الدائرة على ورق زبدة. قبل وضع ورق الزبدة على لوحة PCB ، استخدم مكشطة لفرك اللوحة بحيث تقل الطبقة النحاسية الموجودة على اللوحة من أعلى اللوحة.

إزالة طبقة النحاس

ثم يتم وضع ورق الزبدة على لوحة PCB ويتم تسويتها حتى تتم طباعة الدائرة على السبورة (تستغرق حوالي خمس دقائق).

كي لوح ثنائي الفينيل متعدد الكلور

الآن ، عندما تتم طباعة الدائرة على السبورة ، يتم غمسها في FeCl3محلول من الماء الساخن لإزالة النحاس الزائد من اللوح ، سيترك فقط النحاس الموجود تحت الدائرة المطبوعة.

لا يمكن حذف قسم ويندوز 10

حفر ثنائي الفينيل متعدد الكلور

بعد ذلك ، افرك لوحة PCB بالمكشطة بحيث تكون الأسلاك بارزة. الآن حفر الثقوب في الأماكن المعنية ووضع المكونات على لوحة الدائرة.

حفر ثقوب في لوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور

جندى المكونات الموجودة على السبورة. أخيرًا ، تحقق من استمرارية الدائرة وإذا حدث انقطاع في أي مكان ، فقم بفك المكونات وتوصيلها مرة أخرى. ضع مسدس الغراء الساخن على أطراف الدائرة حتى لا يتم فصل البطارية إذا تم الضغط عليها.

التحقق من استمرارية الدائرة

الخطوة 10: اختبار الدائرة

الآن ، أجهزتنا جاهزة تمامًا. ضع الجهاز في مكان مناسب على الطاولة الجانبية للسرير ولاحظ عمل الدائرة أثناء الليل. إذا تم تبديل المصابيح على في الظلام هذا يعني أن دائرتنا تعمل بشكل صحيح. يمكن أيضًا تثبيت هذا الجهاز على الحائط أو في أي مكان مناسب بالقرب من السرير بحيث يكون هناك ضوء كافي في الغرفة وإذا أراد شخص ما التحقق من الوقت على الهاتف المحمول يمكنه القيام بذلك بسهولة. قد ينخفض ​​عمر البطارية بعد مرور بعض الوقت ، لذا يجب مراقبتها باستمرار ويجب استبدالها عندما تجف!