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基于LED的電子生日蠟燭電路設計

2019.09.21 来源: 浏览:0次

  基于LED的电子生日蜡烛电路设计

  这个电路产生了一套基于LED的电子生日烛炬这类烛炬与吹灭蜡制蜡烛一样具有相同的乐趣,并且它是可重复利用的,可改进的以及环保的该电路采用一个热传感器使温度高于周围的温度当你对传感器吹气时,其电阻发生了改变电路探测到这种改变后会关闭八个LED当你停止吹气时,除一个外所有的LED都会亮起你每吹过一次传感器就会进行一个这样的循环,直到八次后所有的LED关闭

  这个“吹气传感器”由一个,1/4-W加热电阻和一个 NTC热敏电阻相连组成为了与电阻相连,要刮掉热敏电阻的一个引脚的漆料,从而露出金属接触然后切断电阻顶部附近的一个引脚刮掉电阻顶部的漆料,露出其金属表面然后將電阻與露出的熱敏電阻接觸焊接起來

  焊接保证了器件之间稳固的热连接当加热电阻加上电压后,热敏电阻的温度升高,其电阻值下落如果你对该传感器吹气,使它冷却下来,其电阻值会上升因此,这个传感器能探测到吹过它的空气

  这个电路的运行电压为6V,可采用4节AA电池或可充电的铅酸蓄电池省去了用一个连接电源的主电路来进行安全保护吹气传感器包括加热电阻R1和热敏电阻R4(图2)R1通过与一个小电阻R2串连来调理电流热敏电阻利用R3进行分压节点X连接到运算放大器U1A的倒相输入端(LM324)

  由R5和R6构成的分压器的节点Y连接到U1A的非倒相输入端U1A放大了节点X和节点Y之间的电压之差Q1(tiP 122)增强了U1A的输出电流

  U1A输出端的电压波动由T型过滤器(R9,R10,和C2)进行平滑这些波动是由闪烁的多色LED的电流变化引发的过滤后的电压流入比较器U1B的倒相输入端,分压器R11和R12使该比较器的非倒相输入端保持在0.5VBAT比较器的输出经施密特触发变频器U3A和U3B(74HC14),与移位寄存器U2(74HC164)的时钟输入相连

  移位寄存器包括一个8位的串入/并出器件用来一个接一个的关闭LED移位寄存器的输入端A和B与逻辑高位相接清零引脚连接到开电复位电路,这个电路由C1,R14和施密特触发逆变器U3C组成移位寄存器的输出端连接到八个PNP晶体管,Q2到Q9在上述每一个晶体管的集电极电路中,LED1到LED8都相互连接用于供给集成电路U2和U3的电源来源于采用5.1V的齐纳调节器(D1)的VBAT

  电源接通时,Q1的发射极电压为零,由于节点X的电压比节点Y的电压高当加热电阻R1给热敏电阻R4加热时,节点X的电压开始降低渐渐地,Q1的发射极的电压开始增大开电复位电路清除移位寄存器的数据,U2的八个输出全部变为零因此,晶体管Q2到Q9开启随着Q1的发射极电压的增大,LED逐步亮起发射极电压在4.7V左右稳定这一进程大概要40到50秒钟,所有的LED发出最大的光该电路准备运行

  当生日主角对传感器吹气时,节点X的电压增加,减少了Q1发射极的电压这样下降了LED的亮度当LED完全关闭时,比较器U1B的非倒相输入端处的电压降至0.5VBAT以下然后,U1B的输出上升,从而产生一个时钟脉冲并进入移位寄存器由于移位寄存器输入端A和B为高位,所以输出端QA上升,晶体管Q2关闭当所有的LED关闭时,停止吹气,LED再次逐步亮起但是LED1将不会亮起,因为晶体管Q2关闭了为了关闭所有的LED,要重复上述进程八次

  这一电路组装在一个圆形的印刷电路板(pcb)上,八个LED放置在周边,且相互间距离相等(图3传感器位于前面,而电源线位于背面成品单元用一个CD当作反射器来提高LED的光输出并将所有元件盖在PCB上(图4)

  使用者可以用以下若干方式来自己定制这1电路:该电路的测试周围温度在20°C 到 30°C (68°F 到 86°F)之间对于更低的温度,你可能必须要减少R2的值来补偿更高的热消耗为了加速LED的点亮和熄灭,可通过升高R8的值来增加U1A的增益通过在每一个晶体管中并联多于一个的LED,你可以增加LED的数量通过用一个移位寄存器输出控制多个晶体管,你可以减少关闭LED的循环次数

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