inteligentna lampa nocna dla dzieci.pdf

Inteligentna

lampka nocna

dla dzieci

2485

Do czego to służy?

Wszyscy rodzice wiedzą, jak uciążliwe bywa

wstawanie w środku nocy w celu uspokoje−

nia płaczącego dziecka. Prezentowany układ

pomoże rodzicom spełniać takie nieprzyjem−

ne obowiązki, a w niektórych wypadkach na−

wet ich wyręczy.

Opisywana lampka jako źródła światła wy−

korzystuje diody LED. Praktyka pokazuje, że

nawet jedna dioda LED przy prądzie 10mAda−

je tyle światła, że w nocy do wykonania wielu

czynności nie trzeba żadnego innego oświetle−

nia. W środku nocy nie trzeba, a nawet nie po−

winno się zaświecać nawet najmniejszych ża−

rówek, bo ich jasne światło wręcz razi w oczy.

Rodzice mający małe dzieci, zmuszeni do

wstawania w celu uspokojenia płaczącego

dziecka, dobrze znają ten problem. Włącze−

nie żarówek jest nieprzyjemne zarówno dla

nich, jak i dla dzieci.

Aby uniknąć stresu, niektórzy zostawiają

na noc jakąś mała lampkę, która stale świeci.

Opisywana lampka świeci spokojnym,

żółtozielonym światłem i włącza się tylko

wtedy, gdy jest potrzebna.

W stanie spoczynku diody LED są wyga−

szone. Pojawienie się dowolnego głośniej−

szego dźwięku spowoduje zaświecenie się

lampek na dłuższy czas, a potem powolne,

płynne ich wygaszenie.

Gdy dziecko zacznie płakać, lampki się

zaświecą. W niektórych przypadkach już sa−

mo zaświecenie się kolorowych lampek

uspokoi dziecko. Jeśli nie, zrobią to rodzice,

korzystając z delikatnego oświetlenia, jakie

dają diody LED. Czynnikiem sprzyjającym

jest fakt, że lampki gasną płynnie, dodatko−

wo skłaniając dziecko do zaśnięcia.

Ponieważ można regulować czułość oraz

czas gaśnięcia, układ może być wykorzysta−

ny nie tylko w pokoju dziecinnym, ale też

w każdej sypialni. Jeśli ktoś zechce, równole−

gle do zwykłych diod LED można włączyć

diodę(−y) migającą, ewentualnie moduł z me−

lodyjką i zamiast lampki nocnej otrzyma

wtedy elektroniczną zabawkę.

Opisywana lampka zasilana jest napię−

ciem stałym. Ze względu na fakt, że w spo−

czynku pobiera niewielki prąd, rzędu 1mA,

należy ją zasilać raczej z dowolnego zasila−

cza 6...12V niż z baterii.

wracające wzmacniacza operacyjnego U1A.

Kostka LM358 pracuje tu w nietypowy spo−

sób. Zasilana pojedynczym napięciem ma

wejście nieodwracające na potencjale masy.

W spoczynku drugie wejście oraz wyjście

U1A także są na potencjale masy. Wzmac−

niacz nie może więc wzmacniać prawidłowo

przebiegu zmiennego. Wzmacnia tylko do−

datnie połówki sygnału przychodzącego

z mikrofonu. Jest więc swego rodzaju pro−

stownikiem aktywnym. Jego wzmocnienie

jest wyznaczone przede wszystkim przez sto−

sunek rezystancji PR1 i R4.

Przeprowadzone próby wykazały, że war−

tość R4 można śmiało zmniejszyć do zera.

Nie znaczy to, że wzmocnienie będzie

Jak to działa?

Schemat inteligentnej lampki pokazany jest

na rysunku 1 . Elementy R1, R2, C1 tworzą

obwód polaryzacji dwukońcówkowego mi−

krofonu elektretowego M1. Sygnał zmienny

z mikrofonu jest podany na wejście nieod−

Rys. 1 Schemat ideowy

Elektronika dla Wszystkich

nieskończenie wielkie. Przy niskich często−

tliwościach wzmocnienie będzie ograniczone

przez reaktancję kondensatora C4. Przykła−

dowo przy częstotliwości 100Hz reaktancja

ta wynosi około 7,2kΩ. Z kolei przy wyso−

kich częstotliwościach wzmocnienie nie mo−

że być większe niż wzmocnienie kostki

LM358 z otwartą pętlą. Jak wskazuje kata−

log, przy częstotliwości 10kHz wynosi ono

około 100. jak z tego wynika, nawet przy

zmniejszeniu R4 do zera i maksymalnej war−

tości PR2, wzmocnienie wyniesie co najwy−

żej 1000.

W stanie spoczynku napięcie na wyjściu

U1A będzie bliskie zeru. Także na wejściach

i wyjściach wzmacniacza U1B będzie bliskie

zeru. Kondensator C2 naładuje się całkowi−

cie przez rezystor R5. Tranzystor T1 będzie

zatkany, a diody LED D1, D2 pozostaną wy−

gaszone.

Dodatnie połówki wzmocnionego prze−

biegu, dzięki diodzie D3, będą szybko rozła−

dowywać kondensator C2, czyli napięcie na

rezystorze R5, mierzone względem masy, bę−

dzie rosnąć. Takie samo napięcie pojawi się

na wyjściu U1B, który pracuje jako wtórnik.

Jeśli napięcie na wyjściu U1B przekroczy

0,6V, tranzystor T1 zacznie się otwierać.

Czym wyższe będzie to napięcie, tym jaśniej

będą świecić lampki LED.

W praktyce okazuje się, że głośniejszy

dźwięk powoduje szybkie rozładowanie C2

i zaświecenie lampek pełnym światłem. Jeśli

potem nastąpi cisza, kondensator C2 zacznie

się powoli ładować przez rezystor R5 i z cza−

sem lampki zaczną stopniowo gasnąć. Rezy−

stor R5 i kondensator C2 wyznaczają czas

gaśnięcia.

Dla dociekliwych

i zaawansowanych

Czas gaśnięcia można zmieniać w szerokim

zakresie, stosując różne wartości R5

(10kΩ...2,2MΩ) i C2 (10µF...1000µF). Moż−

na także zmienić jasność świecenia diod, do−

bierając wartość rezystora R7 w zakresie

68Ω...1kΩ. Przy mniejszych wartościach na−

pięcia zasilającego wartość R7 należy

zmniejszyć (wypróbowano działanie modelu

przy 6V z R7=100

mijając kwestię chrapania). Czułość można

regulować, zmieniając odległość urządzenia

od śpiącego dziecka. Zbyt duża czułość nie

jest ani potrzebna, ani zalecana, ponieważ

lampka reagowałaby na każdy szelest oraz

dalekie odgłosy.

Robert Abram

). W każdym razie prąd

diody LED nie powinien przekraczać dopu−

szczalnych wartości katalogowych, które

zwykle wynoszą 20...30mA. Gdyby w jakimś

szczególnym zastosowaniu potrzebna była

większa jasność, można połączyć kilka jed−

nakowych diod równolegle i zwiększyć prąd.

Przy wyższych napięciach zasilania można

szeregowo połączyć więcej niż dwie diody

LED: przy 9V − 3szt. przy 12V − 4szt.

Wykaz elementów

Rezystory

R1,R4* . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k Ω

R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k

Ω

R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1M Ω

R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k..1M Ω

R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7k Ω

R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220

Ω

PR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1M Ω

F/16V

C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF

C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220nF

Rys. 2 Schemat montażowy

Półprzewodniki

D1 . . . . . . . . . . . . . . . . .dioda LED żółta

D2 . . . . . . . . . . . . . . .dioda LED zielona

D3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148

T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC548

U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM358

W modelu nie zastosowano diody czer−

wonej, uznając, że czerwone światło może

działać pobudzająco, a nie uspokajająco.

Kto chciałby, może dodać układ z melo−

dyjką. Ponieważ moduły takie zwykle zasila−

ne są napięciem 1,5...3V, można wykorzystać

spadek napięcia na diodzie LED (ok. 2,2V).

Wypróbowano działanie modelu z kostką

TLC272, zawierającą wzmacniacze wykonane

w technologii

CMOS oraz z różny−

mi egzemplarzami

kostek LM358. Cho−

dziło między innymi

o sprawdzenie, jaki

wpływ na działanie

urządzenia mają

prąd polaryzacji wej−

ścia, płynący przez

R3, oraz napięcie

niezrównoważenia

wzmacniacza U1A.

Okazało się, że na−

wet w niekorzyst−

nych przypadkach

działanie układu jest

prawidłowe.

Czułość tego

prostego układu

uznano za zupełnie

wystarczającą (po−

Inne

M1 . . . . . . . . . . . . .mikrofon elektretowy

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT jako

kit szkolny AVT−2485

Montaż i uruchomienie

Układ można z powodzeniem zmontować na

małej płytce drukowanej, pokazanej na ry−

sunku 2 . Montaż nie powinien nikomu spra−

wić trudności, a układ nie zawiera żadnych

szczególnie delikatnych elementów. Podczas

montażu warto zacząć od elementów naj−

mniejszych, a na koniec wlutować mikrofon

i przewody do diod LED.

Układ zmontowany ze sprawnych ele−

mentów nie wymaga uruchamiania i od razu

powinien pracować. Czułość można ustawić

według potrzeb za pomocą PR1.

Warto pamiętać, że po pierwszym włącze−

niu kondensator C2 najprawdopodobniej bę−

dzie niezaformowany, przez co czas gaśnięcia

będzie znacznie krótszy, niż wskazuje stała

czasowa R5C2. Kondensator zaformuje się po

kilku...kilkunastu godzinach pozostawania pod

napięciem i dopiero wtedy należy podjęć decy−

zję o ewentualnej zmianie wartości R5, C2.

Gotowy układ można umieścić w jakiej−

kolwiek obudowie.

Elektronika dla Wszystkich

Ω

Kondensatory

C1,C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: