Δημιουργήστε ένα απλό κύκλωμα ανιχνευτή κίνησης χρησιμοποιώντας χρονοδιακόπτη 555 για τον έλεγχο των φορτίων εναλλασσόμενου ρεύματος

Κυκλώματα αισθητήρα κίνησης υπάρχουν στο Διαδίκτυο εδώ και αρκετό καιρό. Αυτά τα κυκλώματα χρησιμοποιούνται κυρίως για την οδήγηση φορτίου AC (όπως φώτα, ανεμιστήρες) σε οικιακούς αυτοματισμούς ή έργα IoT. Είναι επίσης πολύ συνηθισμένο στις μεταποιητικές βιομηχανίες, όπως στους μεταφορικούς ιμάντες όπου πρέπει να ανιχνευθεί η παρουσία / θέση ενός συγκεκριμένου αντικειμένου.

Έτσι, σε αυτό το σεμινάριο, πρόκειται να χρησιμοποιήσουμε έναν αισθητήρα υπερύθρων με ένα χρονόμετρο NE555 IC για να ανιχνεύσουμε κίνηση και να αλλάξουμε το φορτίο εναλλασσόμενου ρεύματος σύμφωνα με αυτό. Το χρονόμετρο 555 IC χρησιμοποιείται ως διακόπτης εδώ. Δεδομένου ότι αυτό το κύκλωμα χρησιμοποιεί ένα ψηφιακό χρονόμετρο IC, οπότε η λειτουργία του κυκλώματος είναι γρήγορη και ακριβής με ακόμη γρηγορότερες ταχύτητες ανίχνευσης. Στο προηγούμενο σεμινάριό μας, μάθαμε για το χρονόμετρο 555 ως κύκλωμα μανδάλωσης. Αυτή είναι η εφαρμογή αυτού του κυκλώματος, θα δείξουμε επίσης το κύκλωμα σχεδιάζοντάς το σε ένα κομμάτι perf-board.

Απαιτούμενα στοιχεία για την κατασκευή κυκλώματος ανιχνευτή κίνησης

Παρακάτω παρατίθεται μια λίστα με στοιχεία που απαιτούνται για την κατασκευή κυκλώματος ανιχνευτή κίνησης:

• 555 χρονόμετρο IC
• 220KΩ αντιστάσεις * 2
• 100kΩ αντίσταση
• 1KΩ αντίσταση
• Ηλεκτρολυτικός πυκνωτής 1uf
• LED
• 220Ω αντίσταση
• Ρελέ SPDT * 2
• Δίοδος in4007 * 2
• Τρανζίστορ BC547 NPN
• Τρανζίστορ BC557 pnp
• Υποδοχή DC
• Μονάδα αισθητήρα IR

IR Sensor Module - Μια σύντομη εισαγωγή

Το IR σημαίνει υπέρυθρες ακτινοβολίες / φως και είναι ο πιο συνηθισμένος τρόπος ανίχνευσης κίνησης. Υπάρχουν 2 τύποι αισθητήρων υπερύθρων:

1. PIR (παθητικός αισθητήρας υπερύθρων)
2. Μονάδα αισθητήρα IR

Το υπέρυθρο έρχεται στη θέση του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος που δεν είναι ορατό με γυμνά μάτια. Όλα τα θερμά αντικείμενα παράγουν αυτές τις ακτινοβολίες υπερύθρων και ανιχνεύοντας αυτές τις ακτινοβολίες, μπορούμε να αισθανθούμε την κίνηση. Ο αισθητήρας PIR δεν εκπέμπει καμία ακτινοβολία υπερύθρων, αλλά ανιχνεύει μόνο τις ακτινοβολίες και επομένως ονομάζεται «παθητική». Από την άλλη πλευρά, έχουμε μονάδες υπερύθρων που στέλνουν συνεχώς έναν παλμό υπερύθρων και όταν αναπηδά από ένα αντικείμενο, η μονάδα μπορεί να την ανιχνεύσει χρησιμοποιώντας μια φωτοδίοδο. Αυτή η φωτοδίοδος σε αυτήν την περίπτωση μπορεί να ανιχνεύσει μόνο υπέρυθρο φως και όχι ορατό φως.

Δύο κύρια συστατικά μιας μονάδας αισθητήρα IR είναι IR LED και φωτοδίοδος. Το LED μοιάζει ακριβώς με ένα κανονικό LED, αλλά εκπέμπει IR αντί για τα ορατά χρώματα που γνωρίζουμε. Η φωτοδίοδος είναι το βασικό συστατικό που ανιχνεύει τις ακτινοβολίες ανάκαμψης.

Σε αυτό το έργο, χρησιμοποιούμε μια ενεργή μονάδα αισθητήρα IR, καθώς είναι άμεσα διαθέσιμη, προσιτή και εύχρηστη.

555 Διάγραμμα κυκλώματος ανιχνευτή κίνησης χρονοδιακόπτη

Το πλήρες κύκλωμα ανιχνευτή κίνησης που χρησιμοποιεί χρονοδιακόπτη 555 δίνεται παρακάτω.

Στο κύκλωμα, οι ακίδες 2 και 6 συνδέονται, και επίσης οι ακίδες 4 και 8 συνδέονται. Η έξοδος του κυκλώματος διαχωριστή τάσης συνδέεται με τον ακροδέκτη 6 του IC. Μία αντίσταση του κυκλώματος διαχωριστή τάσης συνδέεται μέσω πυκνωτή 1uF στον πείρο εξόδου 3 μέσω της αντίστασης 100k. Ένα ρελέ με το κύκλωμα οδήγησης συνδέεται μεταξύ του ακροδέκτη 2 και του θετικού ακροδέκτη του πυκνωτή. Ένα LED συνδέεται επίσης μέσω της τρέχουσας περιοριστικής αντίστασης στην έξοδο του IC. Η βάση του τρανζίστορ NPN που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο του ρελέ εξόδου συνδέεται με τον πείρο εξόδου 3 του IC μέσω αντίστασης 1Κ. Η βάση του τρανζίστορ PNP που οδηγεί το ρελέ εναλλαγής του IC συνδέεται με την έξοδο της μονάδας αισθητήρα IR

Λειτουργία κυκλώματος ανιχνευτή κίνησης

Η εργασία του κυκλώματος αισθητήρα κίνησης δίνεται παρακάτω:

• Αρχικά, λόγω του διαχωριστή τάσης, το ήμισυ της τάσης τροφοδοσίας υπάρχει στους ακροδέκτες 2 και 6 επειδή χρησιμοποιούμε διαχωριστικό τάσης με ίση τιμή αντιστάσεων και έτσι η έξοδος του IC είναι OFF.
• Όταν η κίνηση ανιχνευθεί από τον αισθητήρα, ο πυκνωτής αρχίζει να τραβά ρεύμα μέσω της αντίστασης R3 για φόρτιση, και έτσι η πτώση τάσης κατά μήκος της αντίστασης αλλάζει, με τη σειρά της να κάνει την τάση στον πείρο 2 κάτω από το 1/3 του σήματος τάσης τροφοδοσίας. Αυτό ενεργοποιεί την έξοδο του IC.
• Τώρα ο πυκνωτής φορτίζεται πλήρως στην τάση τροφοδοσίας μέσω της αντίστασης 100kΩ. Όταν ανιχνευθεί η κίνηση, και πάλι ο πείρος 6 του χρονοδιακόπτη IC ανιχνεύει τον φορτισμένο πυκνωτή ο οποίος προφανώς βρίσκεται στην τάση τροφοδοσίας και έτσι υπερβαίνει το σήμα 2/3. Αυτό απενεργοποιεί την έξοδο του IC.
• Εάν παρατηρήσετε λίγο το κύκλωμα, μπορείτε να δείτε ότι μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ένα BJT αντί για ρελέ και έχετε δίκιο, αλλά δυστυχώς αυτό δεν θα λειτουργήσει. Ο λόγος είναι και πάλι η διαφορά μεταξύ του ιδανικού και του πραγματικού κόσμου. Χρησιμοποιούμε BJT παντού, αλλά δεν είναι τέλειοι διακόπτες και έχουμε κάποιο ρεύμα διαρροής το οποίο σε αυτήν την περίπτωση μπερδεύει το κύκλωμα. Χρειαζόμαστε έναν ιδανικό διακόπτη σε αυτήν την περίπτωση και έτσι χρησιμοποιούμε ένα ρελέ.
• Τα τρανζίστορ χρησιμοποιούνται για την κίνηση των ρελέ. Χρησιμοποιούμε ένα τρανζίστορ PNP για να οδηγήσουμε το κύριο ρελέ, επειδή η μονάδα αισθητήρα IR δίνει μια σταθερή τάση τροφοδοσίας στην έξοδο και όταν ανιχνεύει κάτι, τραβά την τάση στο έδαφος. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ένα τρανζίστορ NPN για να οδηγήσουμε το ρελέ εξόδου καθώς το IC έχει ενεργή υψηλή έξοδο.

Επίδειξη κυκλώματος αισθητήρα κίνησης

Ακολουθώντας το διάγραμμα κυκλώματος ανιχνευτή κίνησης χρονοδιακόπτη 555 που δίνεται παραπάνω, δημιούργησα το κύκλωμα σε perf-board, το βίντεο του οποίου είναι διαθέσιμο στο τέλος του άρθρου. Επίσης, οι εικόνες που σχετίζονται με το κύκλωμα δίνονται παρακάτω.

Με αυτόν τον τρόπο μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το διάσημο χρονόμετρο 555 σε συνδυασμό με έναν αισθητήρα υπερύθρων για να σχεδιάσετε ένα κύκλωμα αισθητήρα κίνησης υψηλής ταχύτητας. Εάν έχετε αμφιβολίες σχετικά με το κύκλωμα, μη διστάσετε να αφήσετε το σχόλιό σας παρακάτω.