Το κύκλωμα ελαφρού φράκτη χρησιμοποιείται για την ανίχνευση της παρουσίας ανθρώπου ή αντικειμένου σε μια συγκεκριμένη περιοχή. Το εύρος ανίχνευσης του κυκλώματος Light Fence είναι περίπου 1,5 έως 3 μέτρα. Είναι πολύ απλό να σχεδιάσετε το κύκλωμα χρησιμοποιώντας LDR και Op-amp. Αυτό το φορητό κύκλωμα μπορεί να λειτουργήσει ομαλά με μια συνήθως διαθέσιμη μπαταρία 9V και ο ήχος συναγερμού που παράγεται από το βομβητή είναι αρκετά δυνατός για να ανιχνεύσει την παρουσία ανθρώπου, οχήματος ή αντικειμένου.
Αυτό το είδος συστήματος ασφαλείας μπορεί επίσης να κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας άλλους αισθητήρες αντί να χρησιμοποιήσετε LDR, όπως:
- Κύκλωμα συναγερμού διαρρήκτη βάσει PIR
- Συναγερμός ασφαλείας βάσει IR
- Κύκλωμα συναγερμού ασφαλείας λέιζερ
- Κύκλωμα συναγερμού μαγνητικής πόρτας χρησιμοποιώντας Hall Sensor
Απαιτούμενα στοιχεία
- LM741 Op-amp IC
- 555 χρονόμετρο IC
- BC557 - Τρανζίστορ PNP
- LDR
- Αντίσταση (210, 1K, 5.7K, 100k, 1M)
- Πυκνωτής (0.1uf, 10uf)
- Ποτενσιόμετρο - 100K
- Βομβητής
- LED
- Μπαταρία - 9V
- Ψωμί
LDR
Το LDR είναι ελαφριά εξαρτώμενη αντίσταση. Τα LDR κατασκευάζονται από υλικά ημιαγωγών για να έχουν τη δυνατότητα να έχουν τις ευαίσθητες στο φως ιδιότητές τους. Υπάρχουν πολλοί τύποι, αλλά ένα υλικό είναι δημοφιλές και είναι το σουλφίδιο του καδμίου (CdS). Αυτά τα LDR ή PHOTO RESISTORS λειτουργούν με βάση την αρχή της «αγωγιμότητας φωτογραφιών». Τώρα αυτό που λέει αυτή η αρχή είναι, κάθε φορά που το φως πέφτει στην επιφάνεια του LDR (στην περίπτωση αυτή) η αγωγιμότητα του στοιχείου αυξάνεται ή με άλλα λόγια, η αντίσταση του LDR πέφτει όταν το φως πέφτει στην επιφάνεια του LDR. Αυτή η ιδιότητα της μείωσης της αντίστασης για το LDR επιτυγχάνεται επειδή είναι μια ιδιότητα του ημιαγωγού υλικού που χρησιμοποιείται στην επιφάνεια.
Pin 5. Pin ελέγχου: Ο πείρος ελέγχου συνδέεται από τον αρνητικό πείρο εισόδου του συγκριτικού. Το εύρος παλμού εξόδου μπορεί να ελεγχθεί εφαρμόζοντας τάση σε αυτόν τον ακροδέκτη, ανεξάρτητα από το δίκτυο RC. Κανονικά αυτός ο πείρος τραβιέται προς τα κάτω με έναν πυκνωτή (0,01uF), για να αποφευχθούν ανεπιθύμητες παρεμβολές θορύβου στην εργασία.
Καρφίτσα 6. THRESHOLD: Η τάση πείρου κατωφλίου καθορίζει πότε πρέπει να επαναφέρετε το flip-flop στο χρονόμετρο. Ο πείρος κατωφλίου αντλείται από θετική είσοδο του άνω συγκριτή. Εάν ο πείρος ελέγχου είναι ανοιχτός, τότε μια τάση ίση ή μεγαλύτερη από το VCC * (2/3) θα επαναφέρει το flip-flop. Έτσι, η παραγωγή πηγαίνει χαμηλή.
Καρφίτσα 7. ΑΠΟΡΡΙΨΗ: Αυτός ο πείρος προέρχεται από τον ανοιχτό συλλέκτη τρανζίστορ. Από τότε που το τρανζίστορ (στο οποίο πήρε τον πείρο εκφόρτισης, το Q1) συνδέθηκε η βάση του με το Qbar. Κάθε φορά που η έξοδος μειώνεται ή το flip-flop επανέρχεται, ο πείρος εκφόρτισης τραβιέται στη γείωση και εκφορτώνεται ο πυκνωτής.
Pin 8. Ισχύς ή VCC: Συνδέεται με θετική τάση (+ 3,6v έως + 15v).
Διάγραμμα κυκλώματος
Το διάγραμμα πλήρους κυκλώματος για τον αυτόματο φωτισμό φράχτη με συναγερμό φαίνεται παραπάνω. Το LDR τοποθετείται στραμμένο προς την είσοδο και χρησιμοποιείται ένα ποτενσιόμετρο για τη ρύθμιση της ευαισθησίας της συσκευής. Μπορείτε επίσης να προσθέσετε έναν διακόπτη μεταξύ του αρνητικού πείρου της μπαταρίας και του γειωμένου πείρου LDR για να ελέγξετε αυτό το σύστημα ασφαλείας χειροκίνητα.
Λειτουργία κυκλώματος Light Fence
Εδώ, το op-amp IC χρησιμοποιείται ως συγκριτής τάσης και το χρονόμετρο 555 IC τοποθετείται σε ασταθή λειτουργία. Το LDR και το ποτενσιόμετρο δημιουργούν ένα κύκλωμα διαχωριστή τάσης. Η έξοδος αυτού του κυκλώματος διαχωριστή θα αλλάξει ανάλογα με την ένταση της πτώσης του φωτός στο LDR. Το διαχωριστικό συνδέεται με τον αντιστρεπτικό πείρο του Op-amp IC. Ο μη αναστρέψιμος πείρος συνδέεται με τροφοδοσία μέσω αντίστασης 5,7 Kohm, οπότε η τιμή τάσης στο μη αναστρέψιμο είναι σταθερή. Μπορείτε να αντικαταστήσετε αυτήν την αντίσταση με ποτενσιόμετρο 10Κ για να ρυθμίσετε την τάση σύμφωνα με τις απαιτήσεις.
Μπορούμε να προσαρμόσουμε την ευαισθησία της συσκευής χρησιμοποιώντας το ποτενσιόμετρο VR1 συνδεδεμένο σε σειρά με το LDR. Όταν η τάση στην είσοδο χωρίς αναστροφή είναι μεγαλύτερη ή ίση με την τάση αναφοράς, η έξοδος (στον ακροδέκτη 6) της εξόδου IC op-amp (PIN 6) πηγαίνει ΥΨΗΛΗ. Μάθετε περισσότερα σχετικά με τη λειτουργία του op-amp ακολουθώντας τα διάφορα κυκλώματα που βασίζονται σε op-amp.
Σύμφωνα με το διάγραμμα κυκλώματος, όταν το LDR ανιχνεύει οποιαδήποτε δραστηριότητα, η έξοδος του Op-amp IC πηγαίνει LOW και το τρανζίστορ PNP T1 αρχίζει να διεξάγεται. Ως εκ τούτου, το LED αρχίζει να ανάβει και ενεργοποιείται το IC χρονοδιακόπτη 555. Εδώ, ο χρονοδιακόπτης 555 IC βρίσκεται σε λειτουργία Astable και μια προκαθορισμένη καθυστέρηση χρόνου παρέχεται από τα R3, R5 και C1.
Έτσι, όταν κάποιο άτομο ή αντικείμενο εισέρχεται σε απαγορευμένη περιοχή, οι σκιές του θα ανιχνεύονται από το LDR και το κύκλωμα ενεργοποιεί τον συναγερμό.