Obwód detektora światła wykorzystujący mostek Wheatstone'a

„Oczy wyczuwają to, co widzi umysł”. W ten sposób LDR (rezystor zależny od światła) wyczuwa, czy w jego zakresie wykrywania znajduje się jakiekolwiek źródło światła. Prawdą jest, że można ręcznie wyłączać i włączać dowolne światło, ale czasami ludzie wykazują nieostrożność, która może powodować marnowanie energii elektrycznej. Aby przezwyciężyć ten problem, pokażemy, że sposób tworzenia obwodu detektora światła (który pomaga w wykrywaniu światła) i dodawania przekaźnika do obsługi urządzeń domowych AC zależy od wrażenia światła. Chociaż wcześniej stworzyliśmy jakiś obwód detektora światła, ale tym razem używamy koncepcji mostka Wheatstone'a do obsługi LDR.

Sprawdź nasze inne obwody, które wykorzystują LDR do wykrywania światła:

• Detektor ciemności wykorzystujący LDR i układ scalony timera 555
• Oświetlenie awaryjne Raspberry Pi z detektorem ciemności i zaniku zasilania sieciowego
• Obwód wskaźnika ciemności i światła
• Automatyczne oświetlenie schodów
• Automatyczne światła uliczne
• Obwód alarmu bezpieczeństwa lasera

Wymagane komponenty

• LDR
• Tranzystor (BC547)
• Układ scalony wzmacniacza mocy LM741
• Potencjometr (10k)
• Odporność (10 k, 330 omów)
• Dioda (czerwona)
• Bateria (9 V)

LDR (rezystor zależny od światła)

LDR to rodzaj rezystora, którego rezystancja zmienia się wraz z natężeniem padającego na niego światła. Składa się z półprzewodnika o nazwie siarczku C- admu. Kiedy jest ciemno, rezystancja LDR jest w mega lub kiloomach, a gdy światło pada, zmienia je z mega omów do kilkuset omów. Oznacza to po prostu, że obecność światła zmniejsza opór LDR i tak jest używane do przewidywania dnia i nocy.

Działanie LDR

LDR działa na zasadzie przewodnictwa fotoelektrycznego, gdy światło pada na powierzchnię LDR to rezystancja LDR zaczyna spadać od jego dużej wartości, w ciemności rezystancja LDR jest w zakresie Mega omów i przy padaniu światła na nim rezystancja spada do zakresu kilku omów. Elektrony w paśmie walencyjnym przeskakują do pasma przewodnictwa, ze względu na posiadanie wysokiej energii fotonów w padającym świetle niż materiał półprzewodnikowy.

funkcje

• Opór ogniwa wynosi od 400 omów do 9 kiloomów, gdy zapewniony jest luks o wartości od 1000 do 10.
• W ciemności rezystancja wynosi co najmniej jeden megaom.
• Mając 2,8 do 18 ms czasu narastania i 48 do 120 ms czasu opadania.
• Posiada szeroki zakres odpowiedzi widmowej
• Ekonomiczne pod względem kosztów
• Szeroki zakres temperatur otoczenia

Aplikacje

• Automatyczne światła uliczne
• Czujnik pozycji
• Mierniki natężenia światła
• Obwody antywłamaniowe
• Używany razem z diodą LED jako detektor przeszkód
• Automatyczne oświetlenie sypialni

Wzmacniacz operacyjny IC LM741

Wzmacniacz operacyjny jest DC-coupled wzmacniacz napięcia elektroniczny wysoki zysk. To mały chip z 8 pinami. Układ scalony wzmacniacza operacyjnego służy jako komparator, który porównuje dwa sygnały, sygnał odwracający i nieodwracający. We wzmacniaczu operacyjnym IC 741 PIN2 jest odwracającym zaciskiem wejściowym, a PIN3 jest nieodwracającym zaciskiem wejściowym. Pin wyjściowy tego układu scalonego to PIN6. Główną funkcją tego układu scalonego jest wykonywanie operacji matematycznych w różnych obwodach.

Wzmacniacz operacyjny ma w zasadzie komparator napięcia, który ma dwa wejścia, jedno to wejście odwracające, a drugie to wejście nieodwracające. Gdy napięcie na wejściu nieodwracającym (+) jest wyższe niż napięcie na wejściu odwracającym (-), to na wyjściu komparatora jest WYSOKA. A jeśli napięcie na wejściu odwracającym (-) jest wyższe niż na końcu nieodwracającym (+), to na wyjściu jest LOW .

W naszym obwodzie detektora światła, układ scalony wzmacniacza operacyjnego porównujący napięcie punktu C i D przez odpowiednio PIN3 i PIN2, ponieważ wiemy, że jeśli napięcie na PIN3 jest większe niż PIN2, wyjście na PIN6 będzie WYSOKIE i odwrotnie. Gdy wyjście jest WYSOKIE, dioda LED zacznie świecić. Aby uzyskać WYSOKĄ moc wyjściową, musimy padać światło na LDR, aby zmniejszyć jego rezystancję, co spowoduje wzrost napięcia w punkcie C.

Tranzystor (BC547)

Jest to tranzystor NPN, zdolność wzmocnienia jest również dobra, ponieważ wartość wzmocnienia wynosi od 110 do 800. Pozwala na przepływ maksymalnego prądu 100 mA przez pin kolektora, a ograniczenie prądu wejściowego wynosi 5 mA do pinu podstawowego w celu polaryzacji. Gdy pin bazy utrzymywał uziemienie, tranzystor przemieszcza się do stanu spolaryzowanego odwróconego i nie przewodzi przez niego prądu (który jest punktem odcięcia), ponieważ zasilanie zapewnia pinowi bazy, zaczyna przewodzić przez emiter do kolektora (który jest punktem nasycenia). Normalny zakres napięcia w kolektorze-emiterze i podstawowym-emiterze wynosi odpowiednio 200 i 900 mV.

W naszym obwodzie tranzystor działa jako przełącznik dla diody LED. Gdy wyjście wzmacniacza operacyjnego jest wysokie (oznacza to, że światło wskazuje na LDR), które jest następnie podawane do podstawy tranzystora, następnie prąd przez kolektor, aby zacząć płynąć emiter. Gdy moc wyjściowa wzmacniacza operacyjnego jest niska (oznacza to, że jest ciemna), tranzystor pozostaje wyłączony, a prąd nie przepływa przez kolektor do emitera, dopóki sygnał wyjściowy nie osiągnie wysokiego poziomu.

Kod PIN	Nazwa pinu	Opis
1	Kolektor	Prąd przepływa przez kolektor
2	Baza	Kontroluje polaryzację tranzystora
3	Emiter	Prąd Odpływa przez emiter

Schemat obwodu detektora światła:

Działanie

Jak wiemy w mostku Wheatstone'a, jeśli różnica spadku napięcia między punktem C i D wynosi zero, stosunek rezystancji R1 i R2 jest równy stosunkowi rezystancji R3 i R4, gdzie R4 to nieznana rezystancja, R1 i R2 są znane rezystory, a R3 to potencjometr.

Tutaj, na naszym schemacie obwodu detektora światła, mostek Wheatstone'a składa się z jednego LDR i potencjometru w pierwszym ramieniu oraz dwóch znanych rezystancji 10 kiloomów w drugim ramieniu. Gdy światło pada na LDR, jego rezystancja spada, a napięcie w punkcie C wzrasta w porównaniu z punktem D.

Układ scalony wzmacniacza operacyjnego LM741 służy do porównania napięcia zarówno punktu C, jak i D, jeśli napięcie punktu C jest większe niż punkt D, to wzmacniacz operacyjny zapewnia wysoką moc wyjściową, a jeśli punkt D ma większe napięcie niż jeden, a następnie op -amp daje niską moc wyjściową. Ponieważ wyjście wzmacniacza operacyjnego jest wysokie, włącza tranzystor i dioda LED zaczyna świecić (co oznacza obecność światła), a jeśli jest niski, wyjście wzmacniacza operacyjnego jest niskie, a tranzystor pozostaje wyłączony (co oznacza, że ​​jest ciemny).