Αυτόματος φράκτης φωτός: 5 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Ένα κύκλωμα φράχτη φωτός χρησιμοποιείται για να ανιχνεύσει την παρουσία οποιουδήποτε ανθρώπου ή αντικειμένου σε μια συγκεκριμένη περιοχή. Το εύρος ανίχνευσης του Light Fence Circuit 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 κοινά διαθέσιμη μπαταρία 9V και ο ήχος συναγερμού που παράγεται από το βομβητή είναι αρκετά δυνατός για να ανιχνεύσει την παρουσία ανθρώπου, οχήματος ή αντικειμένου.

Προμήθειες

1. Texas Instruments LM741 Op-Amp
2. 555 Χρονόμετρο
3. BC557 - PNP Transistor
4. LDR
5. Ποτενσιόμετρο
6. Βομβητής
7. LED

Αντίσταση (210, 1K, 5.7K, 100k, 1M)

Βήμα 1: Τι είναι μια αντίσταση στο φως που εξαρτάται από το φως (LDR) ή φωτοαντίσταση;

Το ALight Dependent Resistor (γνωστό και ως φωτοαντίσταση ή LDR) είναι μια συσκευή της οποίας η αντίσταση είναι συνάρτηση της προσπίπτουσας ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Ως εκ τούτου, είναι συσκευές ευαίσθητες στο φως. Ονομάζονται επίσης ως φωτοαγωγοί, φωτοαγώγιμα κύτταρα ή απλά φωτοκύτταρα.

Αποτελούνται από υλικά ημιαγωγών που έχουν υψηλή αντίσταση. Υπάρχουν πολλά διαφορετικά σύμβολα που χρησιμοποιούνται για να υποδείξουν μια φωτοαντίσταση ή LDR, ένα από τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα σύμβολα φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Το βέλος δείχνει φως που πέφτει πάνω του.

Βήμα 2: 555 IC χρονοδιακόπτη

Το 555 χρονόμετρο IC είναι ένα από τα πιο χρησιμοποιούμενα IC στα ηλεκτρονικά, ειδικά για σκοπούς ενεργοποίησης. Είτε πρόκειται για ένα απλό έργο που περιλαμβάνει έναν μόνο μικροελεγκτή 8-bit και μερικά περιφερειακά είτε ένα πολύπλοκο που περιλαμβάνει σύστημα σε τσιπ (SoCs), η 555 χρονόμετρο εμπλέκεται. Ανάλογα με τον κατασκευαστή, το τυπικό πακέτο χρονοδιακόπτη 555 περιλαμβάνει 25 τρανζίστορ, 2 διόδους και 15 αντιστάσεις σε τσιπ πυριτίου εγκατεστημένο σε μίνι πακέτο 8 ακίδων διπλής γραμμής (DIP-8). Οι παραλλαγές αποτελούνται από συνδυασμό πολλαπλών μαρκών σε έναν πίνακα. Ωστόσο, το 555 εξακολουθεί να είναι το πιο δημοφιλές.

Για έναν χρονοδιακόπτη 555 που λειτουργεί ως σαγιονάρες ή ως πολλαπλός δονητής, έχει ένα συγκεκριμένο σύνολο διαμορφώσεων.

1. Καρφίτσα 1. Γείωση: Αυτός ο πείρος πρέπει να συνδεθεί με τη γείωση.
2. Καρφίτσα 2. TRIGGER: Ο πείρος ενεργοποίησης σύρεται από την αρνητική είσοδο του συγκριτικού δύο. Η έξοδος χαμηλότερου συγκριτή συνδέεται με τον πείρο SET του flip-flop. Ένας αρνητικός παλμός (<Vcc/3) σε αυτό το Pin ρυθμίζει το Flip flop και η έξοδος πηγαίνει Υψηλή.
3. Καρφίτσα 3. ΕΞΟΔΟΣ: Αυτός ο πείρος επίσης δεν έχει ειδική λειτουργία. Αυτός είναι ο πείρος εξόδου όπου είναι συνδεδεμένο το φορτίο. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πηγή ή νεροχύτης και να οδηγήσει ρεύμα έως 200mA.
4. Pin 4. Reset: Υπάρχει ένα flip-flop στο chip του χρονοδιακόπτη. Ο ακροδέκτης επαναφοράς συνδέεται απευθείας με το MR (Master Reset) του flip-flop. Αυτός είναι ένας ενεργός χαμηλός πείρος και συνδέεται κανονικά με το VCC για την αποφυγή τυχαίας επαναφοράς.
5. Καρφίτσα 5. Καρφίτσα ελέγχου: Ο πείρος ελέγχου συνδέεται από τον αρνητικό πείρο εισόδου του συγκριτικού ενός. Το εύρος του παλμού εξόδου μπορεί να ελεγχθεί εφαρμόζοντας μια τάση σε αυτό το Pin, ανεξάρτητα από το δίκτυο RC. Κανονικά, αυτός ο πείρος τραβιέται προς τα κάτω με έναν πυκνωτή (0,01uF), για να αποφευχθεί η ανεπιθύμητη παρεμβολή θορύβου στην εργασία.
6. Καρφίτσα 6. THRESHOLD: Η τάση του κατώτατου πείρου καθορίζει το πότε πρέπει να γίνει επαναφορά του flip-flop στο χρονόμετρο. Ο πείρος κατωφλίου αντλείται από τη θετική είσοδο του άνω συγκριτή. Εάν ο πείρος ελέγχου είναι ανοιχτός, τότε μια τάση ίση ή μεγαλύτερη από VCC*(2/3) θα επαναφέρει το flip-flop. Οπότε η παραγωγή μειώνεται.
7. Καρφίτσα 7. ΑΠΟΣΤΑΞΗ: Αυτός ο πείρος αντλείται από τον ανοιχτό συλλέκτη του τρανζίστορ. Δεδομένου ότι το τρανζίστορ (στο οποίο ελήφθη ο πείρος εκκένωσης, Q1) συνδέθηκε η βάση του με το Qbar. Κάθε φορά που η έξοδος μειώνεται ή το flip-flop επαναφέρεται, ο πείρος εκφόρτισης τραβιέται στη γείωση και ο πυκνωτής εκφορτίζεται.
8. Καρφί 8. Τροφοδοσία ή VCC: Συνδέεται με θετική τάση (+3,6v έως +15v).

Βήμα 3: Διάγραμμα κυκλώματος

Το πλήρες διάγραμμα κυκλώματος για αυτόματο φωτισμό φράχτη με συναγερμό φαίνεται παραπάνω. Το LDR τοποθετείται στραμμένο προς την είσοδο και ένα ποτενσιόμετρο χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση της ευαισθησίας της συσκευής. Μπορείτε επίσης να προσθέσετε έναν διακόπτη μεταξύ του αρνητικού πείρου της μπαταρίας και του γειωμένου πείρου του LDR για χειροκίνητο έλεγχο αυτού του συστήματος ασφαλείας.

Βήμα 4: Εργασία

Εδώ, το IC op-amp χρησιμοποιείται ως συγκριτής τάσης και το IC 555 χρονοδιακόπτη τοποθετείται σε αστάθεια. Το LDR και το ποτενσιόμετρο δημιουργούν ένα κύκλωμα διαίρεσης τάσης. Η έξοδος αυτού του κυκλώματος διαίρεσης θα αλλάξει ανάλογα με την ένταση του φωτός που πέφτει στο LDR. Το διαχωριστικό είναι συνδεδεμένο με τον αναστροφικό πείρο του IC του Op-amp. Ο πείρος που δεν αντιστρέφεται συνδέεται με την τροφοδοσία μέσω αντίστασης 5,7 Kohm, οπότε η τιμή τάσης στο μη αναστρέψιμο είναι σταθερή. Μπορείτε να αντικαταστήσετε αυτήν την αντίσταση με ένα 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 στη μη αναστρέψιμη είσοδο είναι μεγαλύτερη ή ίση με την τάση αναφοράς, η έξοδος (στον πείρο 6) της εξόδου op-amp IC (PIN 6) πηγαίνει Υ HIGHΗΛΗ. 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 ανιχνεύσει 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 λάμπει και το IC 555 χρονοδιακόπτη ενεργοποιείται. Εδώ, το 555 IC χρονοδιακόπτη είναι σε κατάσταση Astable και μια προκαθορισμένη χρονική καθυστέρηση παρέχεται από τα R3, R5 και C1. Έτσι, κάθε φορά που κάποιο άτομο ή αντικείμενο εισέρχεται στην απαγορευμένη περιοχή, οι σκιές του θα ανιχνεύονται από το LDR και το κύκλωμα θα ενεργοποιεί τον συναγερμό.