Κύκλωμα ανιχνευτή φωτός που χρησιμοποιεί γέφυρα σιταριού

"Τα μάτια αισθάνονται τι βλέπει το μυαλό." Όπως αυτή η αντίσταση LDR (αντίσταση που εξαρτάται από το φως) εάν υπάρχει κάποια πηγή φωτός στο εύρος ανίχνευσης. Είναι αλήθεια ότι μπορείτε να απενεργοποιήσετε και να ανάψετε χειροκίνητα οποιοδήποτε φως, αλλά μερικές φορές τα ανθρώπινα όντα δείχνουν απροσεξία που μπορεί να προκαλέσει σπατάλη ηλεκτρικής ενέργειας. Για να ξεπεραστεί αυτό το πρόβλημα, θα σας δείξουμε ότι πώς να φτιάξετε ένα κύκλωμα ανιχνευτή φωτός (το οποίο βοηθά στην ανίχνευση του φωτός) και μπορείτε να προσθέσετε ένα ρελέ για τη λειτουργία των οικιακών συσκευών AC που εξαρτώνται από την αίσθηση του φωτός. Αν και έχουμε δημιουργήσει προηγουμένως κάποιο κύκλωμα ανιχνευτή φωτός, αλλά αυτή τη φορά χρησιμοποιούμε το Wheatstone Bridge concept για να λειτουργήσουμε το LDR.

Ελέγξτε τα άλλα κυκλώματά μας που χρησιμοποιούν LDR για ανίχνευση φωτός:

• Dark Detector χρησιμοποιώντας LDR και 555 Timer IC
• Raspberry Pi Light Light with Darkness και AC Power Line Off Detector
• Κύκλωμα ένδειξης σκοτεινού και φωτός
• Αυτόματο φως σκάλας
• Αυτόματος φωτεινός σηματοδότης
• Κύκλωμα συναγερμού ασφαλείας λέιζερ

Απαιτούμενα συστατικά

• LDR
• Τρανζίστορ (BC547)
• LM741op-amp IC
• Ποτενσιόμετρο (10k)
• Αντίσταση (10k, 330ohm)
• Led (κόκκινο)
• Μπαταρία (9v)

LDR (Φωτιστική Αντίσταση)

Το LDR είναι ένας τύπος αντίστασης του οποίου η αντίσταση ποικίλλει ανάλογα με την αντοχή του φωτός που πέφτει πάνω του. Αποτελείται από ένα ημιαγωγό με το όνομα C sulfium sulfide. Όταν είναι σκοτεινό, η αντίσταση του LDR είναι σε mega ή kilo ohms και καθώς το φως πέφτει, αλλάζει την αντίσταση από mega ohms σε μερικές εκατοντάδες ohms. Απλώς σημαίνει ότι η παρουσία φωτός μειώνει την αντίσταση του LDR και έτσι χρησιμοποιείται για την πρόβλεψη ημέρας και νύχτας.

Εργασία του LDR

Το LDR λειτουργεί με βάση την αρχή της φωτοαγωγιμότητας, όταν το φως πέφτει στην επιφάνεια του LDR τότε η αντίσταση του LDR αρχίζει να μειώνεται από μια υψηλή τιμή του, στο σκοτάδι η αντίσταση του LDR κυμαίνεται από Mega ohms και ως το ελαφρύ περιστατικό σε αυτό η αντίσταση μειώνεται σε μια σειρά από λίγα ωμ. Τα ηλεκτρόνια στη ζώνη σθένους πηδούν στη ζώνη αγωγιμότητας, λόγω του ότι έχουν υψηλή ενέργεια φωτονίων στο προσπίπτον φως μετά από το υλικό ημιαγωγού.

Χαρακτηριστικά

• Η αντίσταση των κυττάρων είναι 400ohms έως 9 kilo ohms, όταν παρέχεται lux 1000 έως 10.
• Στο σκοτάδι η αντίσταση είναι τουλάχιστον ένα mega ohm.
• Έχοντας 2,8 έως 18ms χρόνο ανόδου και 48 έως 120ms χρόνο πτώσης.
• Έχοντας ένα ευρύ φάσμα φασματικής απόκρισης
• Οικονομικό στο κόστος
• Υψηλό εύρος θερμοκρασίας περιβάλλοντος

Εφαρμογές

• Αυτόματος φωτεινός σηματοδότης
• Αισθητήρας θέσης
• Μετρητές έντασης φωτός
• Κυκλώματα συναγερμού διαρρήκτη
• Χρησιμοποιείται μαζί με LED ως ανιχνευτή εμποδίων
• Αυτόματα φώτα υπνοδωματίου

Op amp IC LM741

Ένας λειτουργικός ενισχυτής είναι ένας ηλεκτρονικός ενισχυτής υψηλής τάσης συζευγμένου με DC. Είναι ένα μικρό τσιπ που έχει 8 ακίδες. Ένας λειτουργικός ενισχυτής IC χρησιμοποιείται ως συγκριτής που συγκρίνει τα δύο σήματα, το σήμα αντιστροφής και μη αντιστροφής. Στο Op-amp IC 741 το PIN2 είναι ένα τερματικό εισόδου αναστροφής και το PIN3 είναι ένα τερματικό εισόδου μη αναστροφής. Ο ακροδέκτης εξόδου αυτού του IC είναι PIN6. Η κύρια λειτουργία αυτού του IC είναι να κάνει μαθηματική λειτουργία σε διάφορα κυκλώματα.

Το Op-amp έχει βασικά το Voltage Comparator στο εσωτερικό του, το οποίο έχει δύο εισόδους, μία είναι η είσοδος αντιστροφής και η δεύτερη είναι η είσοδος χωρίς αντιστροφή. Όταν η τάση στην είσοδο μη αναστροφής (+) είναι υψηλότερη από την τάση στην είσοδο αναστροφής (-), τότε η έξοδος του συγκριτή είναι ΥΨΗΛΗ. Και αν η τάση της εισόδου αναστροφής (-) είναι υψηλότερη από την άκρη αντιστροφής (+), τότε η έξοδος είναι χαμηλή .

Στο κύκλωμα ανιχνευτή φωτός μας, το op-amp IC συγκρίνει την τάση των σημείων C και D μέσω των PIN3 και PIN2 αντίστοιχα, όπως γνωρίζουμε εάν η τάση στο PIN3 είναι μεγαλύτερη από το PIN2, η έξοδος στο PIN6 θα είναι ΥΨΗΛΗ και το αντίστροφο. Καθώς η έξοδος HIGHs, το Led θα αρχίσει να ανάβει. Για να πάρουμε την έξοδο ΥΨΗΛΗΣ, ​​πρέπει να προσπίπτουμε φως στο LDR για να μειώσουμε την αντίσταση που αυξάνει την τάση στο σημείο C.

Τρανζίστορ (BC547)

Είναι τρανζίστορ NPN, η ικανότητα ενίσχυσης είναι επίσης καλή καθώς έχει τιμή κέρδους 110 έως 800. Επιτρέπει 100mA μέγιστης ροής ρεύματος μέσω του πείρου συλλέκτη και το όριο ρεύματος εισόδου είναι 5mA στον πείρο βάσης για πόλωση. Καθώς η ακίδα βάσης διατηρούνται έδαφος τα τρανζίστορ κινήσεις για να αντιστραφεί μεροληπτική κατάσταση και δεν άγουν ρεύμα μέσα από αυτό (το οποίο είναι το σημείο Cut-Off), καθώς η προσφορά παρέχει σε pin βάση αυτό αρχίζουν να διεξάγει μέσω του πομπού σε συλλέκτη (το οποίο είναι το σημείο κορεσμού). Το κανονικό εύρος τάσης μέσω του συλλέκτη-εκπομπού και του βασικού εκπομπού είναι 200 ​​και 900mV αντίστοιχα.

Στο κύκλωμα μας, το τρανζίστορ λειτουργεί ως διακόπτης για το LED. Καθώς η έξοδος του op-amp υψηλού (σημαίνει ότι το φως δείχνει στο LDR), το οποίο στη συνέχεια τροφοδοτείται στη βάση του τρανζίστορ, τότε ρεύμα μέσω του συλλέκτη στον εκπομπού αρχίζει να ρέει. Όταν η έξοδος του op-amp είναι χαμηλή (σημαίνει το σκοτάδι του), το τρανζίστορ παραμένει σε κατάσταση απενεργοποίησης.

Αριθμός Pin	Όνομα καρφιτσώματος	Περιγραφή
1	Συλλέκτης	Το ρεύμα εισέρχεται μέσω του συλλέκτη
2	Βάση	Ελέγχει την πόλωση του τρανζίστορ
3	Εκπόμπος	Τρέχουσες αποχετεύσεις μέσω του πομπού

Διάγραμμα κυκλώματος ανιχνευτή φωτός:

Εργασία του

Όπως γνωρίζουμε στη γέφυρα Wheatstone, εάν η διαφορά πτώσης τάσης είναι μηδέν μεταξύ των σημείων C και D, ο λόγος αντίστασης R1 και R2 είναι ίσος με τον λόγο αντίστασης R3 και R4, όπου το R4 είναι η άγνωστη αντίσταση, τα R1 και R2 είναι γνωστά αντιστάσεις και το R3 είναι το ποτενσιόμετρο.

Εδώ στο διάγραμμα κυκλώματος ανιχνευτή φωτός, το Wheatstone Bridge αποτελείται από ένα LDR και ποτενσιόμετρο στον πρώτο βραχίονα και δύο γνωστές αντίσταση 10k ohm στο δεύτερο βραχίονα. Καθώς το φως προσπίπτει στο LDR, η αντίσταση μειώνεται και η τάση μέσω του σημείου C αυξάνεται σε σύγκριση με το σημείο D.

Ένα Op-amp IC LM741 χρησιμοποιείται για τη σύγκριση της τάσης και των δύο σημείων C και D, εάν η τάση του σημείου C είναι μεγαλύτερη από το σημείο D, τότε το op-amp δίνει υψηλή έξοδο και εάν το σημείο D έχει μεγαλύτερη τάση από ένα τότε op -amp δίνουν χαμηλή απόδοση. Καθώς η έξοδος op-amp είναι υψηλή, ενεργοποιεί το τρανζίστορ και το Led αρχίζει να ανάβει (που σημαίνει την παρουσία φωτός) και εάν είναι χαμηλό τότε η έξοδος op-amp είναι χαμηλή και το τρανζίστορ παραμένει σε κατάσταση απενεργοποίησης (που σημαίνει ότι είναι σκοτεινό).