Вот простая проблема: «Как сделать так, чтобы светодиод включался, когда стемнеет?». Вы можете назвать это «проблемой ночного света», но такой же вопрос возникает во многих знакомых ситуациях - аварийное освещение, уличные фонари , глупая подсветка клавиатуры компьютера, и этот список можно продолжить.

Решения? Много. Проверенная временем традиция состоит в том, чтобы использовать схему с CdS фоторезистор иногда называемый фотоэлементом или LDR, для «светозависимого резистора». Пример 1 , Пример 2 .) Фоторезисторы надежны и стоят около 1 доллара каждый, но стоят уходить потому что они содержат кадмий, токсичный тяжелый металл, использование которого все чаще регулируется. Есть также много других решений. Посмотрите Вот для некоторых схем фотодетектора на основе операционного усилителя со светодиодным выходом, и проверьте некоторые из трюки используется в хорошо разработанных солнечных садовых светильниках, которые включают драгоценные камни, такие как использование самого солнечного элемента в качестве датчика. (Наша собственная коллекция солнечных цепей Вот .)

В этой статье мы покажем, как построить очень простую - возможно, даже самую простую - светодиодную схему, активируемую в темноте. К нашему светодиоду и батарее мы добавляем всего три компонента, которые стоят всего менее тридцати центов (и намного меньше, если вы покупаете оптом). Вы можете построить его менее чем за пять минут или меньше (намного меньше с практикой).

Что вы можете сделать с такой недорогой светодиодной схемой, управляемой светом? Почти что-нибудь на самом деле. Но одно забавное приложение - сделать Светодиодные фонарики которые выключают себя в дневное время для экономии энергии. Броски обычно могут длиться до двух недель. Добавление такого переключателя уровня света может значительно продлить срок их службы.

Вот наши компоненты: Сверху: литиевая ячейка CR2032 (3 В). Внизу (LR): светодиод, фототранзистор LTR-4206E, транзистор 2N3904 и резистор 1 кОм.
Этот светодиод красный, ослепительно яркий, 60 кандел, в упаковке 10 мм. Это бросает видимый луч видимый около двадцати футов в хорошо освещенной комнате. Мы получили светодиоды и батареи на eBay, а остальные части от Digi-Key, но у Mouser они есть. Как мы уже упоминали, последние три стоили в общей сложности около 0,30 долл. США и намного меньше по весу.

LTR-4206E - это фототранзистор в черном корпусе 3 мм. Черный пакет блокирует видимый свет, поэтому он чувствителен только к инфракрасному свету - он видит солнечный свет и лампы накаливания, но не флуоресцентные или (большинство) газоразрядные лампы - он действительно включится ночью .

Нашей отправной точкой является простейшая светодиодная схема: светодиодная экранирующая лампа, светодиод которой подключен непосредственно к литиевой ячейке 3 В. (Забавно выглядящий пример
Вот Отсюда мы добавляем фототранзистор, который определяет присутствие света, и используем его выход для управления транзистором, который включает светодиод.

Принципиальная схема выглядит следующим образом; пожалуйста, игнорируйте грязный почерк. ;)

Когда свет падает на фототранзистор, он начинает проводить ток до 1,5 мА, что понижает напряжение на нижней стороне резистора на 1,5 В, отключая транзистор, который выключает светодиод. Когда темно, транзистор может провести около 15 мА через светодиод. Таким образом, при отключенном светодиоде схема потребляет всего около 1/10 тока. Об этой схеме следует отметить одну вещь: мы используем красный светодиод. Это связано с тем, что падение напряжения на транзисторе допускает менее 3 В на светодиоде. Полные три вольта на самом деле только незначительны для вождения синих светодиодов, так что двухточечное - что-то действительно не режет. (Возможно, удастся обойти это с помощью дешевого FET - еще не пробовал.)

А теперь давайте построим это. Вы, конечно, можете собрать это вместе на макете , но есть кое-что более приятное в компактной и развертываемой сборке, которую мы здесь рассмотрим.

Сначала возьмите транзистор и резистор. контакты 2N3904 называются (слева направо) излучателем, основанием, коллектором, при просмотре его спереди, так что вы можете прочитать написание. Мы собираемся припаять резистор между выводами базы и коллектора транзистора. Необычная часть: удерживайте резистор с его выводами на 90 градусов относительно проводов транзистора, пока вы паяете.

Будьте в безопасности, когда вы делаете это: Используйте Мистер хэндс ,

После пайки отсоедините вывод избыточного резистора, который прикреплен к базе транзистора (средний вывод), а также избыточную длину вывода коллектора.

Далее добавляем фототранзистор. Обратите внимание, что он имеет плоскую сторону, как светодиод. Этот вывод на той стороне является коллектором фототранзистора. Припой коллектор (плоская сторона) к среднему выводу (основание) транзистора, снова на 90 градусов. Другой вывод фототранзистора, эмиттер , на данный момент не подключен. ( Вот альтернативное представление о том, как это должно выглядеть, когда вы закончите.)

Наконец, нам нужно добавить светодиод. Для этого нам нужно знать, какая сторона является «положительной» или анодной стороной устройства.

К сожалению, маркировка светодиодов не согласована, поэтому лучший способ убедиться в этом - проверить ее с помощью литиевой ячейки - поместите светодиод на клеммы ячейки и, когда она загорится, обратите внимание, какая сторона касается (+) Терминал. (Обычно это провод с более длинным проводом.) Припаяйте «положительный» вывод светодиода к выводу эмиттера транзистора - это тот слева, к которому ничего не припаяно. Удалите лишний провод светодиода, который проходит мимо паяного соединения. Припаяйте другой вывод светодиода («отрицательный» вывод, или катод) к эмиттеру фототранзистора, выводу на неплотной стороне, к которому еще ничего не подключено.

К этому моменту под компонентами торчат только два контакта: один идет к резистору и коллектору (крайнему правому выводу) транзистора, а другой - к эмиттеру фототранзистора и к катоду светодиода.

Чтобы проверить цепь, зажмите ячейку монеты между этими двумя клеммами, положительная сторона идет к выводу, касающемуся резистора. Вы не можете видеть светодиод здесь, потому что эти фотографии были сделаны с лампами накаливания - он не включается.

Изгиб проводов для более надежного контакта с литиевым элементом, вы можете попробовать его немного легче. На фото справа я обхватил ладонью схему - так что включился светодиод.

Чтобы превратить это в настоящий «метатель», вам все равно нужно добавить ленту и магнит, но это довольно легко сделать. Этот делает довольно хороший ночной свет, прикрепленный к верхней части дверной коробки - когда освещение в комнате выключено, оно освещает яркое, яркое пятно на потолке.

Куда пойти отсюда? Хотя эта небольшая схема может что-то делать сама по себе, она, вероятно, также будет счастлива как часть большей схемы. Как минимум, обратите внимание, что если вы работаете с батареями, которые имеют более низкое внутреннее сопротивление, чем литиевые батарейки, вы должны поместить соответствующий резистор последовательно с батареей, прежде чем пытаться использовать эту схему, иначе вы можете пропустить слишком большой ток через СВЕТОДИОД. Безусловно, это один из самых простых и недорогих способов управления светодиодом с помощью фотодатчика. (В отличие от, скажем, Этот метод ?) Вы можете также рассмотреть возможность скрещивания с некоторыми более экстремальными модами, такими как
Talkie Throwies которые знают азбуку Морзе или для более экстремальных хакеров, рогалики ,

Примечание добавлено, май 2012 г .:

Этот набор компонентов работает хорошо, и это довольно аккуратный маленький детектор темноты.

Мы получили сотни ответов на эту статью как здесь, в комментариях (которые теперь закрыты из-за злоупотреблений), так и по электронной почте, спрашивая (а) как бы вы изменили эту схему для выполнения X , Y или Z , (б ) можете ли вы использовать компонент THX1138 для фототранзистора, потому что это единственный доступный на тропическом острове, где вы живете, или (c) почему ваша схема не работает, потому что вы сделали только две замены.

По большей части мы не можем отвечать на подобные запросы. Проектирование схем не всегда тривиально, и мы не хотим давать легкомысленные (или, что еще хуже, неправильные) ответы, когда люди пытаются решить проблемы.

Чтобы дать быстрый набор ответов на некоторые популярные вопросы:

• Это особый набор деталей, выбранный для совместной работы, и было сделано несколько упрощений, исходя из которых используются конкретные компоненты - например, мы полагаемся на внутреннее сопротивление ячейки монеты, поэтому не нужен внешний токоограничивающий резистор. Из-за этого не так много простых прямых замен, которые работают хорошо.
• Существует множество великолепных фототранзисторных схем CdS («LDR»). Хорошо это или плохо, но это не один из них. (Мы думаем, что лучше по ряду причин.)
• Вы не можете просто заменить белый (или ультрафиолетовый, или синий, и т. Д.) Светодиод напрямую, потому что не хватает напряжения для его правильного управления. (Мы действительно показали, как это сделать - см. Ниже.)
• Вы не можете просто заменить 12 В, потому что ток будет слишком высоким, и погаснет ваш светодиод. Да, есть способы сделать это, но вы должны обдумать это.
• Некоторые другие фототранзисторы будут работать, а некоторые нет. Если вы хотите знать, какие, вы можете сравнить их таблицы или, еще лучше, просто попробуйте!

Если вы хотите увидеть несколько других примеров схем обнаружения темноты, пожалуйста, посмотрите здесь:

Темная схема обнаружения вашей тыквы и сообщение на форуме, показывающее, как построить эту схему с белыми светодиодами ,