Ο ανιχνευτής σκοταδιού είναι απλά μια LDR (Light Dependent Resistor) διασυνδεδεμένη γεννήτρια τετραγωνικών κυμάτων. Σε αυτό το έργο η γεννήτρια τετραγωνικών κυμάτων αναπτύσσεται ως 555 χρονοδιακόπτης με βάση το ASTABLE MULTIVIBRATOR. Δεδομένου ότι αυτό το κύκλωμα βασίζεται κυρίως στην αρχή λειτουργίας του LDR, προτού προχωρήσουμε περαιτέρω για να κατανοήσουμε αυτό το κύκλωμα LDR, πρέπει να λάβουμε τις βασικές λεπτομέρειες του LDR. Το παρακάτω σχήμα δείχνει μια εικόνα διαφόρων τύπων LDR.
Τι είναι το LDR;
Τα LDR είναι κατασκευασμένα 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 θειούχο κάδμιο (CdS). Αυτά τα LDR ή PHOTO REISTORS λειτουργούν με βάση την αρχή της «αγωγιμότητας φωτογραφιών». Τώρα αυτό που λέει αυτή η αρχή είναι, όποτε 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 υλικού ημιαγωγών που χρησιμοποιείται στην επιφάνεια.
Εδώ σε αυτό το σκοτεινό κύκλωμα ανιχνευτή, το LDR είναι διαμορφωμένο με 555 ASTABLE με τέτοιο τρόπο ώστε το 555 ASTABLE να παράγει τετράγωνο κύμα όταν η ένταση του φωτός πέφτει κάτω από ένα συγκεκριμένο επίπεδο.
Εξαρτήματα κυκλώματος
- +5 έως +10 τάση τροφοδοσίας
- 555 IC
- 100KΩ αντίσταση
- 22KΩ αντίσταση
- 10KΩ αντίσταση
- Ποτ 1MΩ ή μεταβλητή αντίσταση
- Πυκνωτής 104 (100nF)
- Τρανζίστορ 2N3906
- LDR (οποιοδήποτε μέγεθος)
- Ηχείο (25Ω, 0,5 WATT) ή οποιοδήποτε άλλο ηχείο.
Διάγραμμα κυκλώματος
Η παραπάνω εικόνα δείχνει το διάγραμμα κυκλώματος του συναγερμού σκοτεινού ανιχνευτή. Μετά από κάποια παρατήρηση, το κύκλωμα θα πρέπει να μοιάζει πολύ με το ASTABLE MULTIVIBRATOR, διότι το κύκλωμα είναι ASTABLE MULTIVIBRATOR με μία μόνο τροποποίηση. Αυτή η τροποποίηση γίνεται στην καρφίτσα RESET (PIN4). Σε έναν κανονικό δονητή ASTABLE αυτός ο πείρος συνδέεται με + 5V, αλλά δεδομένου ότι σε αυτήν την περίπτωση υποτίθεται ότι παράγουμε παλμό με την προϋπόθεση απουσίας φωτός, δεν συνδέεται απευθείας με + 5v. Το δίκτυο αντιστάσεων που παρέχεται στον πείρο RESET παρέχει μια εικονική γείωση, ώστε να συνεχίζεται η επαναφορά του IC και έτσι η έξοδος τετραγωνικού κύματος διακόπτεται παρουσία φωτός.
Το τρανζίστορ εδώ οδηγεί το ηχείο επειδή το ηχείο που οδηγείται από το IC δεν είναι καλή ιδέα. Το ηχείο εδώ μπορεί να αντικατασταθεί με LED για τη δημιουργία απόκρισης εξόδου φωτισμού. Έτσι, μόλις τοποθετηθούν οι λυχνίες LED και πέσει το σκοτάδι, θα έχουμε ένα εφεδρικό φως έκτακτης ανάγκης.
Το τρανζίστορ εδώ δεν χρειάζεται να είναι υποχρεωτικό PNP, αλλά κάποιος μπορεί να το αντικαταστήσει με NPN και οι συνδέσεις ακίδων πρέπει να συνδεθούν ανάλογα.
Εργαζόμενος
Πριν πάτε στην εξήγηση, το κύκλωμα πρέπει να θεωρείται ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΜΕΝΟ και να μην βομβαρδίζεται παρουσία φωτός. Αυτή η κατάσταση μη βουητού παρουσία φωτός μπορεί να επιτευχθεί προσαρμόζοντας την επένδυση 1ΜΩ. Τώρα στο κύκλωμα μπορεί κανείς να παρατηρήσει ένα διαχωριστικό τάσης με 1M, 100K στη μία πλευρά και LDR από την άλλη, ο πείρος επαναφοράς είναι συνδεδεμένος στη μέση. Το δοχείο κοπής λέγεται ότι έχει ρυθμιστεί επειδή δημιουργεί αρκετή αντίσταση στον επάνω κλάδο του διαχωριστή τάσης για να ρίξει σχεδόν όλο το δυναμικό (+ 5v) στον ίδιο κλάδο. Αυτό αφήνει ένα εικονικό έδαφος στη μέση του διαχωριστή (pin reset). Δεδομένου ότι ο πείρος RESET του 555 ενεργοποιείται LOW LEVEL, το χρονόμετρο IC θα επαναφέρει τη λειτουργία συνεχώς και έτσι δεν θα υπάρχει έξοδος τετραγωνικού κύματος όπως θα έπρεπε.Από αυτό μπορούμε να συμπεράνουμε ότι, παρουσία φωτός, το 555 IC θα είναι σε πλήρη επαναφορά και δεν παρέχει έξοδο.
Τώρα, όταν το σκοτάδι πέφτει στο LDR, η αντίσταση του LDR αυξάνεται δραστικά όπως εξηγείται στην εισαγωγή, αυτή η αύξηση της αντίστασης στο δεύτερο κλάδο (ένα με LDR) του διαχωριστή τάσης θα είναι αρκετή για να αλλάξει την αναλογία κατανομής τάσης μεταξύ των δύο κλάδοι διαιρέτη τάσης. Μόλις συμβεί αυτό, το δυναμικό στη διασταύρωση του κυκλώματος διαχωριστή τάσης αυξάνεται από 0V σε 2V (περίπου). Ομοίως, η τάση στον πείρο RESET αυξάνεται. Αυτή η αύξηση της τάσης θα είναι αρκετή για να ανυψώσει το 555IC από τη λειτουργία επαναφοράς. Μόλις ανέλθει αυτή η λειτουργία επαναφοράς, ο χρονοδιακόπτης παράγει έξοδο τετραγωνικού κύματος. Συνάγεται λοιπόν το συμπέρασμα ότι μόλις πέσει το σκοτάδι στο LDR, η έξοδος τετραγωνικού κύματος παράγεται από το χρονόμετρο.
Το τετράγωνο κύμα που δημιουργείται από το χρονόμετρο τροφοδοτείται στο τρανζίστορ PNP για να οδηγήσει το ηχείο. Έτσι, το ηχείο εξάγει ήχο σε απόκριση του τετραγωνικού κύματος.
Συνηθισμένα σφάλματα
Ακόμα και μετά τη ρύθμιση του διακοσμητικού δοχείου, ο βομβητής δεν σταματά.
- Το LDR μπορεί να έχει αρκετή αντίσταση για να τοποθετήσει δυναμικό στον πείρο επαναφοράς. Βάλτε μια άλλη αντίσταση 100KΩ σε σειρά με δοχείο 1MΩ.
- Ελέγξτε εάν ο ακροδέκτης RESET (PIN4) συνδέεται κατά λάθος σε ράγα + 5V με οποιονδήποτε τρόπο.
Δεν υπάρχει βουητό ακόμη και στο σκοτάδι.
- Το LDR ενδέχεται να μην αναπτύσσει αρκετό δυναμικό στον πείρο επαναφοράς. Βάλτε ένα ποτ σε σειρά με LDR και προσαρμόστε το για να ακούγεται βουητό.
Το τρανζίστορ ζεσταίνεται.
- Οδηγήστε το σήμα των 555 μέσω της αντίστασης 100Ω στη βάση του τρανζίστορ.