Este es un circuito de luz con sensor de movimiento automático simple. Cuando utilizamos la electricidad de la batería para iluminar (incluso con bombillas LED que consumen muy poca energía) durante un período prolongado de tiempo, también se agota gran parte de la energía de la batería. Entonces, ¿hay alguna forma de ahorrar la mayor cantidad de electricidad posible?
En algunos lugares donde se instalan luces LED, no es necesario dejarlas encendidas toda la noche. Como frente al baño, en los pasillos o en otros lugares. En dichos lugares, podríamos instalar un interruptor para encenderlos o apagarlos cuando sea necesario.
Pero, ¿sería mejor si, digamos, la luz se encendiera sola cuando la gente pasara, permaneciera encendida durante unos 5 minutos y luego se apagara sola?
Y si esa persona regresa dentro de esos 5 minutos, por ejemplo, en el tercer minuto, el sistema iniciará otro cronómetro de 5 minutos. Entonces, el tiempo total que el LED permanece encendido es 3+5 = 8 minutos.
O para que te quede más claro.
Normalmente dejo encendido el LED de 12 V y 3 W durante una noche entera, o unas 10 horas. Este LED necesita una corriente de 3W/12V = 0,25A por hora. Un total de 2,5A para 10 horas de uso, por lo que necesitaremos utilizar al menos una batería de 2,5Ah.
Pero si pudiéramos usar la luz solo una hora por noche, la corriente que necesitaríamos sería el 10% (0,25A) de los 2,5A que normalmente necesitaríamos, dejándonos con el 90% de energía restante.
Cuando utilicemos este circuito, sólo necesitaremos utilizar la luz menos de una hora por noche. Nos ayudará a ahorrar mucha energía.
Cómo funciona
Este circuito es similar al Circuito de alarma detector de movimiento.. Simplemente cambiamos el componente principal, una sirena de 12 V, por las bombillas LED de 12 V, que tienen un diagrama de bloques como se muestra a continuación.
Cada bloque se puede dividir en:
- Batería de 12V como fuente de alimentación.
- El mismo sensor de movimiento PIR que antes.
- El mismo circuito amplificador.
- Nuevo temporizador de retardo, ya que el sensor de movimiento PIR no puede tener un retardo de tiempo superior a 200s. Por lo tanto, necesitamos agregar un circuito adicional para aumentar el retraso de tiempo a 5 minutos o 300 segundos.
- Un mejor controlador de encendido y apagado: elegimos un MOSFET en lugar de un relé debido a su mejor eficiencia de corriente.
Nuevo circuito temporizador de retardo
El principio de un circuito temporizador al que ya estamos acostumbrados es mantener el voltaje en la carga o salida con un capacitor y luego liberar gradualmente el voltaje de manera continua hasta que se agote.
Empecemos por algo que ya sabemos: el circuito amplificador.
Y los diagramas de bloques a continuación se muestran las dos formas en que podemos crear un temporizador; Podríamos utilizarlos como ideas para el diseño de nuestro circuito temporizador.
En este caso, el transistor actuará como interruptor. La imagen de la izquierda (A) muestra el capacitor conectado a la carga en paralelo, lo que hace imposible que el voltaje salga como lo hace el circuito del temporizador.
Entonces, lo que debemos hacer es cambiar la posición del interruptor y el capacitor a lo que se muestra en la imagen de la derecha (B). Cuando el interruptor se enciende, la corriente se cargará en el capacitor, y cuando el interruptor se apaga, la corriente dentro del capacitor se descargará, como es el principio de un circuito temporizador.
Pero como se trata de un circuito amplificador de transistor emisor común, la ubicación del transistor NPN como interruptor no coincidiría con la imagen correcta (B).
Tampoco queremos cambiar el circuito amplificador. Entonces, necesitamos cambiar su diseño al que se muestra en el circuito a continuación.
El circuito adicional es el circuito amplificador de emisor común, que utiliza un transistor PNP.
Conducirá corriente sólo cuando el Q1 se encienda o el CE se convierta en un circuito cerrado. En la base del transistor PNP, recibe así polarización directa, lo que hace que conduzca corriente.
De esta manera, se deja que la alta corriente de la batería de 12 V fluya a través de su E a C y a través del diodo para cargar el capacitor. Además, la Salida 2 tendrá un nivel de voltaje aumentado de casi 12 V, y puede mantener este nivel de voltaje durante aproximadamente 5 minutos, incluso después de que la señal de entrada ya haya desaparecido.
Colocamos el diodo allí para proteger el voltaje del capacitor para que no regrese al transistor PNP.
Aprendizaje a través de gráficos de señales.
Queremos que lo entiendas a fondo. Entonces, vea el gráfico de señal a continuación comparando el punto P, la Salida 1, el punto D y la Salida 2.
Leer más: Circuitos simples
Cuando pasemos por el sensor PIR, habrá una señal de pulso de 3,3 V en el punto P. Luego, aproximadamente 1 segundo después, el estado de esta señal cambiará de Alto a Bajo.
Luego, la Salida 1 enviará su primera señal de pulso con el mismo lapso de tiempo que el punto P, aproximadamente 1 segundo. Pero con un voltaje más alto de alrededor de 11V. Y cuando esta señal comience a caer, habrá una señal de pulso en el punto D de la misma manera.
La corriente en el punto D fluirá a través del diodo para cargar el capacitor, lo que hará que la Salida 2 también tenga el mismo nivel de voltaje de 11 V.
Después de 1 segundo, el estado de la señal de pulso del punto D pasará de Alto a Bajo, pero en la Salida 2, el nivel de voltaje permanecerá en 11 V durante los siguientes 300 segundos, o 5 minutos aproximadamente. luego regrese a Bajo como de costumbre debido a que el capacitor se está descargando.
Y luego, cuando volvamos a pasar por el sensor PIR, volverá a emitir la misma señal. Y en la Salida 1, habrá una segunda señal de pulso durante 1 segundo. En el punto D, habrá una señal de pulso que tiene suficiente voltaje para cargar el capacitor nuevamente. El nivel de voltaje en la Salida 2 seguirá siendo el mismo en 11V, como antes, incluso cuando ya hayamos pasado.
Pero si volviéramos a pasar por el sensor PIR en su tercer minuto, el proceso debería ser el mismo que antes. Con la tercera señal de pulso en la Salida 1 y la señal de pulso en el punto D nuevamente, habrá corriente para recargar el capacitor y descargarlo nuevamente, haciendo que el tiempo total para la Salida 2 sea de 8 minutos.
Con estas ideas como base, intentemos crear un circuito temporizador sencillo con ellas.
¡Funciona bien! Agregamos R4 para ajustar la constante de tiempo a lo que deseábamos, que son unos 5 minutos. En cuanto a R3, ayuda a disminuir la corriente base para Q2 de la misma manera que otros circuitos de transistores.
Pero por el momento, la salida actual de la Salida 2 sigue siendo muy baja, incapaz de controlar una carga o el LED de 12 V y 3 W. Necesitaría una corriente de alrededor de 0,5 A o más.
Tenemos muchas maneras de afrontarlo; Por lo general, elegiríamos un relé para encender y apagar la carga. Es fácil, pero tendría que haber un poco de corriente a través de una bobina de relé en todo momento, que es de alrededor de 30 mA o más.
Por lo tanto, hemos elegido un MOSFET en lugar de un relé debido a su bajo nivel de ruido, su ausencia de mecanismo de movimiento y su mayor idoneidad para funcionar como interruptor que como transistor. Para este exacto, el IRF540puede soportar una corriente de aproximadamente 33 A y un voltaje de aproximadamente 100 V.
En el siguiente circuito, juntamos todos los componentes, convirtiéndolo en un circuito de luz con sensor de movimiento automático completo.
El LED2 es para indicar que la carga está funcionando.
C2 y C3 ayudan a reducir el ruido de señal no deseado que puede provocar un mal funcionamiento del circuito.
Construyendo este circuito
Mi hija probó este circuito primero en la placa para ver si funcionaba bien o no.
Después de ver que funciona bien, el siguiente paso es montarlo en un PCB de placa de pruebas soldable
Lo hemos estado usando durante algunos meses y hasta ahora ha funcionado muy bien.
El diseño de los componentes de los PCB de placa de pruebas soldables.
Parte inferior de PCB de placa de pruebas soldables
Nota: Deberíamos ajustar el tiempo de retardo del sensor de movimiento PIR a un valor mínimo.
Conclusión
Este circuito nos ayuda mucho a ahorrar energía de nuestra batería porque no tenemos que dejar la luz encendida toda la noche. También ayuda a prolongar la vida útil de la bombilla.
En esta versión, nos centramos en utilizar el transistor primero. Pero en el futuro lo adaptaremos para que sea un circuito basado en IC, lo que hará que el circuito sea más pequeño y más fácil de construir.
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