Zamierzamy zbudować prosty obwód wykrywający światło lub detektor światła za pomocą LDR - rezystancyjnego czujnika światła, do sterowania włączaniem i wyłączaniem systemu w odniesieniu do natężenia padającego na niego światła.
Wymagane składniki:
- LDR (rezystor zależny od światła)
- Tranzystor BC547
- DOPROWADZIŁO
- Bateria 9V DC
- Potencjometr (5 kΩ)
- Rezystor (1 kΩ)
- Przewód łączący
- Płytka prototypowa
LDR (rezystor zależny od światła):
Jest wiele fotoczujników, ale bardzo powszechnym, niedrogim i łatwym w użyciu jest LDR, który działa skutecznie nawet w trudnych warunkach.
LDR jest również znany jako fotorezystor, ponieważ jego rezystancja zmienia się wraz ze zmianami fotonów lub światła padającego na niego, w ujęciu lamen. LDR są najczęściej wytwarzane przy użyciu siarczku kadmu (CdS), który jest materiałem półprzewodnikowym. Jak widać na poniższym obrazku, LDR to urządzenie z dwoma terminalami z zygzakowatymi ścieżkami od jednego końca do drugiego. Posiada warstwę izolacyjną, powyżej poniżej znajduje się CdS.
W ciemności rezystancja LDR jest bardzo wysoka w zakresie MΩ, która zmniejsza się pod wpływem światła. Symbol LDR i jego obrazowy związek ze światłem i oporem pokazano poniżej.
Schemat obwodu czujnika detektora światła:
Obwód detektora światła jest bardzo prosty i łatwy do zbudowania z bardzo niewielu elementów. Jak widać na schemacie obwodu LDR, można go rozróżnić jako dwa mniejsze obwody; a) Dzielnik napięcia wykonany za pomocą LDR (LDR1) i Potencjometru (RV1) b) Wyjście (LED D1) w naszym obwodzie przełączającym wykonane za pomocą tranzystora BC547 Q1.
Obwód dzielnika napięcia podzieli całkowite VCC = 9 V DC na dwa zestawy poziomów napięcia za pomocą dwóch zestawów rezystorów, umożliwiając przekazanie pewnej części całkowitego wejścia na wyjście. W naszym przypadku napięcie na RV1 zostanie podane do tranzystora Q1.
Rozumiemy część a) Dzielnik napięcia i jego proste obliczenia:
Ogólny wzór do obliczania wyjścia dzielnika napięcia V O z rezystorem R1 i R2 oraz wejściem V IN: -
Aby obliczyć Vo (V R2), musimy wziąć pod uwagę wartość R2 podzieloną przez sumę dwóch rezystorów R1 i R2 pomnożoną przez całkowite napięcie wejściowe V IN;
Vo = × V IN
Podobnie w naszym obwodzie musimy obliczyć napięcie o / p dzielnika napięcia czyli V RV1,
V RV1 = × V IN
Powyższy wzór może być dokładnie użyty dla ustalonej wartości.
Jednak w naszym przypadku, gdy światło zostanie wykryte przez LDR i dioda LED się zaświeci, otrzymamy następujący wynik:
V IN = 9V, RV1 = 1k Ω (pozycja potencjometru), V RV1 = 0,7 V; R LDR1 = 11857 Ω (≈11 k Ω -12 k Ω)
Tutaj użyliśmy rezystora zmiennego RV2, aby wybrać czułość LDR do wyłączania się w ciemności, to znaczy możemy wybrać, jak szybko lub z jakim natężeniem światła ma być wyłączana dioda LED. To bardzo skuteczny sposób i wiele z naszych potrzeb i celów światła można osiągnąć dzięki zastosowaniu zmiennej doniczki. Potencjometr zapewnia nam elastyczność w określaniu napięcia progowego w zależności od różnych zastosowań.
Część b) to prosty obwód włączający / wyłączający tranzystor. Jak wiemy tranzystor BC547 włącza się, gdy napięcie jego bazy do emitera ≥0,7 V i wyłącza się, jeśli <0,7 V.
Powyższy obraz przedstawia symulację tego obwodu LDR, gdy jest ciemno dioda LED pozostaje wyłączona, a gdy jest światło, dioda LED włącza się.